机掘工作面旋转射流屏蔽通风数值模拟及实验研究

发布时间：2023-12-24 17:27

　　在矿山机械化程度不断提高、开采强度日趋增大的情况下，掘进工作面粉尘量剧增，不仅给工作面生产人员的身心健康带来危害，还给正常生产安全带来隐患。在目前机掘工作面通风存在不足的形势下，如何对掘进工作面粉尘及有害物进行有效的控制并及时排放，消弭粉尘及有害物在掘进工作面的危害是矿井通风亟待解决的问题。 为了进一步改善机掘工作面作业环境，满足生产安全的要求，本文在相关研究基础上，提出了机掘工作面旋转射流屏蔽通风。旋转射流屏蔽通风作为机掘工作面的一种新的通风方法，在国内外尚属首次研究。旋转射流屏蔽通风是利用旋转射流的卷吸和掺混能力强的特性，在吹散掘进工作面的粉尘和瓦斯及有害物方面具有良好效果，能够实现防止瓦斯局部积聚，加强对工作面粉尘的控制和捕集。由于旋转射流流场的复杂性，目前相关理论还没有完全研究透彻，理论分析比较粗浅，主要依靠实验手段来探讨。机掘工作面旋转射流屏蔽通风理论的研究成功不仅是对机掘工作面通风技术和通风理论的重大突破，同时对旋转射流基础理论的进一步研究也将产生深远的影响。为了更好地推广这一新通风方法，本文以机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场为研究对象，借助流体力学、射流理论和相似理论等相关...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 掘进通风国内外研究现状
        1.2.1 掘进工作面通风理论研究现状
        1.2.2 掘进工作面通风除尘技术研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
    1.4 课题的研究方法及技术路线
    1.5 本章小结
第二章 旋转射流屏蔽通风理论分析
    2.1 紊动射流的基本概念
    2.2 紊动射流的涡结构、卷吸与扩散作用
        2.2.1 紊动射流的基本方程
        2.2.2 平面紊动射流理论
    2.3 环形自由射流理论
    2.4 环形射流与壁面的冲击
        2.4.1 冲击射流的基本特征
        2.4.2 斜冲击射流流量分配
    2.5 旋转射流屏蔽通风控尘理论分析
    2.6 本章小结
第三章 机掘工作面旋转射流屏蔽通风数值模拟研究
    3.1 数值模拟的基本方法与理论
        3.1.1 湍流的数值模拟方法
        3.1.2 湍流的数值计算模型
    3.2 机掘工作面旋转射流屏蔽通风物理模型的建立
        3.2.1 吹吸组合风口物理模型
        3.2.2 巷道模型网格划分
        3.2.3 数学模型
    3.3 机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场分布规律
    3.4 数值计算结果及分析
        3.4.1 组合风口喷射倾角对旋转射流屏蔽流场的影响
        3.4.2 喷射口宽度对旋转射流屏蔽流场的影响
        3.4.3 吹吸流量比对旋转射流屏蔽流场的影响
    3.5 旋转射流屏蔽通风流场粉尘浓度分布数值模拟
        3.5.1 不同喷射倾角时工作面粉尘浓度分布
        3.5.2 不同喷口宽度时工作面粉尘浓度分布
        3.5.3 不同吹吸流量比时工作面粉尘浓度分布
    3.6 本章小结
第四章 机掘工作面旋转射流屏蔽通风实验研究
    4.1. 相似理论分析
        4.1.1 流动相似
        4.1.2 相似理论
        4.1.3 相似准则的推导
        4.1.4 相似模型律的选择
    4.2 模型实验设计
        4.2.1 相似模型设计
        4.2.2 实验参数的设定
    4.3 旋转射流屏蔽通风流场的 PIV 实验测量
        4.3.1 PIV 原理
        4.3.2 PIV 测量系统
        4.3.3 PIV 测量实验平台
        4.3.4 PIV 实验参数设定
        4.3.5 PIV 实验步骤
    4.4 PIV 测量结果及分析
    4.5 实验误差分析
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
附录：攻读硕士学位期间的学术成果
    一、公开发表的学术论文
    二、参与科研项目
    三、专利
详细摘要



本文编号：3874976