副井井口房采暖與降溫的CFD數(shù)值模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、副井井筒是地面和井下聯(lián)系的重要通道，冬季氣溫低于一定溫度時(shí)，井簡必須進(jìn)行防凍設(shè)計(jì)，因此井筒防凍設(shè)計(jì)有著重要而特殊的意義。人們對(duì)井筒防凍進(jìn)行過一定研究，一般只僅僅針對(duì)能否達(dá)到規(guī)范要求的設(shè)計(jì)溫度，但是并沒有對(duì)每種防凍方式進(jìn)行深入對(duì)比的分析，沒有考慮整個(gè)井筒內(nèi)溫度場和速度場的耦合變化情況。同時(shí)也沒有把井口房采暖和井筒防凍這兩者綜合研究。再者，礦井降溫技術(shù)措施中井筒冷卻的方法，可以適用于淺井夏季出現(xiàn)輕度熱害的治理。這三者都可共存于井口房這一個(gè)空

2、間，但是綜合考慮冬季的副井井口房的采暖與副井的井筒防凍和夏季的井筒冷卻的研究暫時(shí)還沒有，所以本文針對(duì)井口房冬季和夏季工況運(yùn)用CFD進(jìn)行數(shù)值模擬，希望能探尋出一種最優(yōu)化的綜合設(shè)計(jì)方案。首先，對(duì)冬季工況下的井筒防凍與井口房采暖和夏季工況下的井筒冷卻進(jìn)行理論分析。然后針對(duì)具體工程項(xiàng)目根據(jù)副井井口房和井筒的實(shí)際情況進(jìn)行簡化，建立三維計(jì)算流體力學(xué)模型，并用Gambit對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在對(duì)各種湍流模型和輻射模型研究的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值模型和

3、邊界條件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)采用不同布置方式的井口房和井筒的冬季與夏季的工況進(jìn)行模擬，用其自帶的后處理功能對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行綜合分析比較，然后對(duì)井口房和井筒的加熱和冷卻系統(tǒng)加以局部改進(jìn)。根據(jù)模擬結(jié)果表明：在冬季，有風(fēng)機(jī)井口房內(nèi)混合的方式在井筒防凍問題上效果是最為顯著；夏季，井筒冷卻方式，對(duì)淺井熱害有一定作用，而且井筒冷卻的末端設(shè)備布置方式可以和冬季井筒防凍方式共用。證明冬季和夏季二種末端系統(tǒng)可以合二為一的假設(shè)是成立的。本文對(duì)冬季工況下井筒防凍和