井筒提升容器運(yùn)行效應(yīng)及其空氣動(dòng)力特性研究.pdf

1、井巷空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是許多客觀因素共同作用的結(jié)果。對(duì)于井筒來(lái)說(shuō)，礦井提升容器的頻繁升降運(yùn)動(dòng)是影響空氣不穩(wěn)定流動(dòng)的主要因素。礦井提升容器占據(jù)部分井筒空間，頻繁運(yùn)行造成井筒斷面的不斷變化，產(chǎn)生活塞風(fēng)和瞬態(tài)變化的井筒壓力，從而導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓和風(fēng)流的頻繁變化，造成風(fēng)流的脈動(dòng)。井筒提升容器在立井中的升降運(yùn)動(dòng)，可以認(rèn)為是空氣在垂直管道內(nèi)流經(jīng)長(zhǎng)方體的繞流運(yùn)動(dòng)，其將柱體繞流和圓管湍流進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將是流體力學(xué)研究領(lǐng)域中一個(gè)新的課題，對(duì)于發(fā)展和深化經(jīng)典的

2、流體力學(xué)理論具有一定的實(shí)踐意義。運(yùn)用粘性流體力學(xué)的非穩(wěn)定流理論研究井筒提升容器的運(yùn)行效應(yīng)，是礦井通風(fēng)理論的創(chuàng)新，將突破現(xiàn)有的礦井通風(fēng)穩(wěn)定流理論。為保證研究結(jié)果的正確性和科學(xué)性，本研究以礦井通風(fēng)理論、流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)等理論作為研究基礎(chǔ)，采用理論推導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和CFD數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行研究，充分利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果完善理論分析，修正數(shù)值計(jì)算模型。為了研究井筒提升容器頻繁運(yùn)行對(duì)井巷通風(fēng)的影響程度，本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)

3、目(50474062)的支持下，建立了井筒提升容器作用下的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，理論分析了提升容器順風(fēng)、逆風(fēng)運(yùn)行及兩提升容器相會(huì)時(shí)的活塞風(fēng)壓和風(fēng)速;采用礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算軟件計(jì)算了活塞作用下的礦井通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量分配，定性的分析了提升容器運(yùn)行效應(yīng)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響程度;現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了提升容器運(yùn)行效應(yīng)下的巷道風(fēng)速，在對(duì)比分析的基礎(chǔ)上建立了六種CFD數(shù)值計(jì)算模型，分別模擬了提升容器周圍的流場(chǎng)和壓力場(chǎng)。研究結(jié)果表明:提升容器運(yùn)行效應(yīng)是導(dǎo)致井筒風(fēng)流和風(fēng)壓脈