一、矿井主扇扩散器通风流场数值模拟研究及其应用（论文文献综述）
赵晓坤[1]（2021）在《矿井高效率通风机站结构及其通风性能的研究》文中认为矿井多级机站通风系统可以起到灵活调节风量、均衡风压分布、防止漏风和风流串联污染的作用,提高矿井有效风量率的同时可节省通风电能消耗,在国内诸多矿山的实际应用中取得了显着的经济效益和社会效益。作为多级机站通风系统的基本单元,高效率通风机站的结构设计和通风性能尤为重要,但机站局部阻力过大是制约其推广应用的重要因素。所以本文以流体力学、自由射流和相似理论为基础,结合理论分析、相似实验、数值模拟的研究方法,针对风机附属装置和机站巷道结构两方面对机站通风效率及其通风性能的影响进行研究工作,得出普遍适用的高效率通风机站结构设计方法以及机站局部阻力系数的选取标准,为矿井多级机站通风系统设计、改造以及风机选型等工程实践提供参考。（1）类比矿井机械通风装置工作参数给出通风机站效率的计算方法,确定评价机站通风性能的指标为机站局部阻力系数,建立机站局部阻力系数计算的理论模型,并确定其主要影响因素;同时依据相似准则建立机站通风物理模型实验系统,理论推导得出原型与模型局部阻力系数具有一致性。（2）理论分析集流器、扩散器对于风机入口、出口风流的降阻原理,以风墙为界,针对不同结构参数的集流器、扩散器的机站进风、出风段局阻系数进行实验测定,结果表明:风机尺寸一定时,机站进风段局阻系数随集流器曲率半径r与风机直径Df比值的增大而逐渐减小,在r/Df为0.31之后,局阻系数基本不再变化;扩散器长度一定时,存在最优扩张角使得机站出风段局阻系数最小,而扩张角一定时,出风段局阻系数随扩散器长度增加而逐渐减小并趋于稳定,同时综合考虑各因素给出扩散器最佳结构参数确定方法,应优先考虑扩散器长度。（3）建立了反映机站风流流场变化的Fluent有限元数值分析模型,研究风机相对于机站巷道断面位置、巷道扩帮形式下机站入风段、出风段结构对机站通风效率的影响规律,得出:风机轴线与原巷道轴线保持一致时,风机入口、出口风流均匀,机站通风效率最高;机站局阻系数与风机工况呈线性关系;机站通风效率随机站进风过渡段长度增加而降低;扩散器出口风流打帮时,机站局阻系数随收缩角的增大呈现先减小后增大的趋势,在45°时达到最小;综合上述结果给出单风机高效率通风机站巷道结构参数的确定依据以及局阻系数选取标准。（4）建立直巷道形式单风墙双风机并联机站局阻系数计算的数学模型,引入综合校正系数Kc表征风机风流相互作用引起的附加能量损失的大小,以单因素分析法和正交实验设计方法为原则对影响Kc的风机间距、断面摩擦阻力系数、扩散器长度各因素进行数值模拟计算,得出:随风机间距增大Kc先减小后增大,风机间距无量纲值为0.45时,Kc最小;随断面摩擦阻力系数增大Kc线性减小;随扩散器长度增大Kc增大,且各因素影响程度排序为:扩散器长度>摩阻系数>风机间距,并基于SPSS回归分析得出关于上述影响因素的双风机并联机站局阻系数计算式;同时对比单侧、双侧扩帮形式的双风机并联机站进风、出风段风流流场,双侧较单侧扩帮形式的机站风流流场整体基于巷道中轴线呈现对称分布,流线平缓、结构稳定,且各风机工况一致;对双侧扩帮形式机站进风、出风段不同结构参数下的机站效率进行数值模拟计算,得出:机站效率随机站进风过渡段长度增加而降低;风机扩散器出口风流打帮时,机站出风段收缩角为60°时的机站通风效率最高。（5）以多风机并联机站各风机运行工况一致为标准,以三风机为例提出了单风墙双风机与单风墙单风机组成的双风墙机站结构形式,理论分析双风墙机站通风局部阻力构成,进行机站进风、出风段上、下风道不同断面比和风量比的局阻系数模型实验,得出:当上、下风道断面比和风量比相同时,机站进风分流、出口汇流的阻力系数最小;同时构建机站上、下风墙最佳错开距离以及机站效率计算模型并进行实验验证,结果表明最佳错开距离的理论计算值与实验值基本一致,且机站通风效率最高。
梁素钰[2]（2020）在《矿井双风墙机站最优结构及其局部阻力系数研究》文中进行了进一步梳理对于矿山企业的生产而言,通风系统能够有效保障其生产的安全性,同时也关系着整个生产过程的持续性。多风机多级机站主要特点是漏风较少,具有较高的工作效率,同时也有很低的能耗,未来其发展前途较为广阔,能够适用于进一步的推广。每个机站其构成包括多台风机,可以根据具体的风量需求合理选择风机的数量,当前井下通风机站由于在许多设计过程中结构的不合理最终为工作面带来较大阻力。本文首先对其相关国内外研究现状进行了总结。其次在前人研究成果的基础上,针对目前双风墙机站应用中出现局部阻力过大的问题做了相应的阻力特性和影响因素的理论分析,得出了双风墙双风机机站和三风机机站的局部阻力影响因素组成,同时还得出了双风墙机站局部阻力系数的计算方法。在研究通风理论和流体相似理论的基础上,依托实际机站大小尺寸搭建了机站相似实验模型,并对模型进行了通风检验和风机稳定性测试,同时应用机站风压损失率和机站局部阻力系数两个指标可表示机站局部阻力的大小。在双风机双风墙相似实验中,以机站局部阻力最小为目标,主要研究了隔板长度的选取方法以及巷道结构参数的最优组合方式。在三风机双风墙相似实验中,主要研究了上下风墙间最优错开距离的大小以及巷道结构参数的最优组合方式,其实验的方法与因素选取基本与双风机双风墙机站实验类似。最后使用Fluent数值模拟软件对相似实验结果进行了验证,保证了相似实验结果准确可靠。研究结果表明:（1）在双风机双风墙机站中应根据巷道风速大小合理选择不同的导向风流隔板长度。（2）局部阻力最小的双风机双风墙机站巷道结构设置为扩散角60度,收缩角30度,进风段巷道长度9m,出风段巷道长度10m。（3）在双风墙三风机机站中上下风墙错开的距离L与巷道风速无关,始终为4d。（4）局部阻力最小的双风墙三风机机站的巷道结构为扩散角60度,进风段巷道长度5m,渐缩角30度,出风段巷道长度8m。研究结果对于井下通风机站优化改造提供了新的参考,在实际工程应用当中可以灵活改变机站结构参数,使机站局部阻力尽可能降到最低,保障工作面安全生产。
郭长恒[3]（2020）在《高河能源两进风立井间角联进风大巷风量风向预测及风量保障措施研究》文中研究表明大型、特大型矿井,为解决远端采区通风问题,最直接有效的办法是增掘一对进、回风井,这样连接在两进风井之间的大巷就成为了进风角联分支。这些角联分支的风量、风向受其临近分支阻力变化的影响,也受矿井通风机风压与自然风压变化影响,在风网结构发生变化时,常常出现无风、少风甚至反风的现象。两进风井间角联大巷包括胶带大巷与辅运大巷,承担着全矿煤炭运输的重要任务,为防止角联大巷瓦斯、辅运设备尾气的超限,保证其风量稳定极为重要,因此课题研究具有重要的现实意义。论文采用网络解算与数值模拟相结合的方法,寻找影响两进风井之间角联大巷风量的因素,通过优化矿井巷道系统,找到保障进风井间角联大巷风量的方法。风网解算结果是否可靠主要由各项初始条件参数测量的准确性决定,矿井自然风压作为一项极为重要的初始条件参数,其在实际中存在测量过程较为繁琐、测量数据不够准确、一年内受外界环境影响变化较大等问题;同时相对于井下巷道分支风阻,各井筒分支由于内部存在不断运动变化位置的提升设备,其风阻不为固定值,因而常规方法难以测算。因此,为更准确预测角联进风大巷风量,给出角联进风大巷风量的保障方法,论文以高河能源矿区为工程背景,以矿井现场实测数据结合Fluent数值模拟,主要研究了以下内容。自然风压变化规律的研究:通过结合现场实测数据建立进回风井数值模型并校核验证,对夏季、冬季不同环境条件下,进回风井围岩温度分布状态、井筒内风流温度密度状态进行数值模拟研究。冬季环境温度为7℃时,由于小庄进风井风量约为中央副井的2.52倍,两井底围岩内壁存在约3℃的温差,两井筒围岩由井筒内壁至调热圈半径处的温度增量分别为8.8℃和6.1℃;深度越浅,两井筒内壁处的温差越小;夏季环境温度为29.6℃时,小庄进风井筒底部内壁面温度大于中央副井约2.66℃;回风井由于全年受外界环境因素变化影响较小,井筒围岩温度变化规律仅与井筒风量及地温梯度相关。同时通过研究距井筒中心不同半径处,沿井筒深度方向风流温度、密度变化规律,得出井筒内部风流的温度、密度分布状态并不是均匀变化的,井筒中轴线上的风流温度、密度变化受围岩温度影响最弱。通过对数值模拟法与井口井底平均值法求解井筒风流平均密度的对比研究,明确了仅利用井口井底空气密度平均值计算井筒空气柱重力及自然风压差值的不足之处,模拟实验得出夏季或冬季的井筒内风流实际平均密度都要大于计算平均值。在此基础之上,利用所有流体网格密度平均值,计算得出中央风井区域和小庄风井区域一年自然风压的变化区间约为-80～425 Pa,在环境温度为25℃时,两区域的自然风压发生反转;同时两进风立井间角联大巷的自然风压平均变化范围为-11.040～10.165 Pa。井筒提升设备局部阻力研究:通过建立罐笼、吊盘及井筒的数值模型,对罐笼及吊盘周围风流的速度、压力、湍流强度等参数进行了分析,得出两罐笼除交会状态下产生的局部风阻值较大之外,风阻值变化随两罐笼之间的距离不同而产生波动,其增加的局部风阻值稳定在3.25×10-4 N·S2/m8附近,约为罐笼交会时最大局部风阻值的1/2;吊盘位于井筒中心时风阻值最小,为21.854×10-4 N·S2/m8。距离井筒出入口越近,局部风阻值越大。风网解算及角联大巷风量保障措施研究:将实验得到的矿井自然风压值与井筒分支风阻值代入风网解算,对酒村风井贯通前后各主扇工况点变化、矿井各区域主要角联进风大巷的风量变化进行预测。针对新增酒村风井贯通后,小庄进风立井与酒村进风立井间角联进风大巷多段局部微风问题,将小庄风井主扇叶片安装角度由42.2°提高到45°。提出“酒村进风井同时给南胶、南辅大巷供风方案”、“南胶与南进南辅大巷之间联络巷调控方案”等角联进风大巷风量保障方案,并根据风量保障方案采取了相应的调风、控风措施,保证了南辅与南胶大巷各段风量在1000 m3/min左右。指导实际工程应用后,通过现场实测风量对比,证实了风量保障措施能很好的解决现场问题,模拟预测数据与现场实测数据差距较小。采用数值模拟对两项重要风网解算参数求解,能有效保障风网解算的准确性。
董占元,吴彪[4]（2019）在《弯头导叶对主要通风机直立扩散器扩散效率的影响试验与分析》文中研究指明以山西省四老沟矿直立扩散器为参照,开展扩散器模型试验,研究弯头导叶结构对直立扩散器扩散效率的影响规律。针对原装置存在的弯头处阻力过大的问题,设计了一种新型导流叶片弯头。试验结果表明:与安装原有弯头相比,安装了新型导流板弯头的扩散器,其回收动压效率显着提升。研究结果对矿井主要通风机的高效运行可起到指导作用。
徐小雨[5]（2020）在《地铁用单级轴流式通风机内部流动分析及优化设计》文中认为轴流式通风机在国民生活中有着广泛的应用范围,近年来随着地下交通方式的普及,更是得到了全面的发展。但是风机本身能源消耗较大,占据全国煤炭总消耗的15%左右,因此提高风机的能源利用率对经济和环境都有着巨大的贡献。同时由于其内部流场复杂,工作效率普遍较低,因此提高轴流式通风机的气动性能和设计水平对资源的合理配置也有着巨大的推进作用。本文以单级地铁轴流式通风机为研究对象,对原始风机模型进行数值模拟,并将模拟结果与实验数据进行对比,以保证数值模拟的合理性和准确性。再依据模拟结果进一步深入探究地铁轴流式通风机的内部流动特征,在此基础上,研究了动静区域结构对风机性能的影响,包括风机叶顶形态改型,进出口管道的布置,并对改型前后风机内外流场进行对比分析。最后在前面分析的基础上,提出了风机动静叶优化设计方案,建立新的三维模型并进行数值模拟验证,对改善风机气动性能展开研究。本文具体研究内容和主要研究成果包括以下三个方面:（1）研究了叶顶开槽设计对单级地铁轴流式通风机气动性能的影响。结果表明:开槽形状、开槽系数、开槽深度等对叶顶区域的流动有着不同程度的影响。叶顶开槽后叶顶间隙内部泄露流场及损失分布得到改善。相对而言,阶梯型槽叶顶有着更好的气动性能,但随着开槽深度的增加,叶顶开矩型槽风机的稳定工作范围变大;叶顶开槽改变了叶顶间隙相对高度,改变了压力面和吸力面的压力分布,阻碍了间隙内部泄漏流的流动,一定程度上削弱了叶顶泄漏流对主流的干涉作用,降低内部流动时的能量损失。（2）研究了进出口管道的参数对地铁轴流式通风机性能的影响。结果表明:风机入口采用90°弯管连接缩短了进口管道的轴向长度,但同时来流的均匀性受到影响。弯管内气流速度梯度较大,管道内侧易发生流动分离,产生回流区,增大流体流动时的能量损失。风机出口加扩散器能够降低出口动能,提高静压效率。扩散器的断面扩大系数对风机性能有着较大的影响,最优系数为2.35,扩散器内导流板对出口气流进行二次整流,降低流动紊乱度,减少壁面损失。（3）以单级地铁轴流式风机的动静叶为主要研究对象,选取叶片的安装角、前导叶、叶轮转速和叶顶间隙高度作为优化参数,对风机进行正交试验优化。优化后风机各工况下的气动性均得到提高,尤其是小流量工况下,提高较为明显。分析发现优化后叶轮叶根附近的流动情况改善,流动时候的能量损失降低,叶片中部周向压力波动减弱,稳定性提高。
董占元[6]（2020）在《采煤工作面围岩散热及风温预测数值模拟研究》文中提出随着国民经济的不断发展,人类对煤炭资源的开采强度不断提升,矿井开采深度不断加深,高采深矿井作业场所的环境温度较高,同时受热害影响的矿井数量也在不断增加,高温环境下不仅会危害作业人员生理健康,同时还会降低工作效率进而导致工伤事故频发,对矿井安全生产工作造成不利的影响,因此研究矿井热害对煤炭资源安全高效开采具有重要意义。采煤工作面在采煤过程中存在多种热源,可分为绝对热源、相对热源和采空区漏出的热风,其中相对热源和采空区漏出的热风对采面工作面的温度影响过程是复杂的。采煤工作面不断向前推进,工作面后方采空区不断增长,相应地采煤工作面围岩边界和采空区边界在不断变化。采煤工作面的围岩散热取决于围岩表面温度与风流温度,属于相对热源。采煤工作面风温预测的前提是开展采煤工作面围岩散热与采空区漏风涌出规律的研究。首先对采煤机割煤时采煤工作面围岩散热进行了数值模拟研究,并通过采煤工作面进风巷围岩温度场相似模拟实验为完善采煤工作面围岩散热程序解算结果提供数据支持。其次对不同通风方式下采空区漏风涌出规律进行了数值模拟研究。最后在此基础上建立了采煤工作面围岩散热、落煤散热、采空区热风、其他热源散热与工作面风流多因素耦合作用下采煤工作面风流温度的预测模型。本文采用理论分析、数值模拟及相似模拟实验相结合的研究方法。对采煤工作面内围岩散热进行了数值模拟分析。采煤工作面进风巷风温变化以及进风巷围岩温度场变化对采煤工作面围岩散热有着重要影响。采用相似模拟实验,分析周期性变温风流影响下采煤工作面进风巷道围岩介质热惰性指标与温度波振幅衰减的规律,分析了进风巷道围岩内不同方向上温度场分布的差异,为补充、完善采煤工作面围岩温度场解算结果供数据支撑。之后对另一主要热源采空区漏出的热风进行数值模拟研究。在此基础上建立了围岩散热、落煤散热、采空区热风与工作面风流多因素耦合作用下采煤工作面风流温度的预测模型。围岩散热是采煤工作面的主要热源之一。为研究采煤工作面围岩散热规律,本文依据物质导热微分方程,推导采煤工作面推进条件下非稳态无因次热平衡方程。引入傅里叶数、毕渥数、无因次温度等无因次准数,对采煤工作面推进条件下非稳态温度场方程进行无因次化,计算过余温度进而确定采煤工作面围岩壁面不稳定换热准数。利用有限体积法对采煤工作面推进条件下非稳态温度场无因次热平衡方程进行离散化,利用VB语言编制工作面围岩温度场数值模拟程序,模拟得到推进状态下采煤工作面围岩温度场分布云图。通过改变推进条件下采煤工作面温度场关键控制参数,即通过调整进刀傅里叶数、采煤机切割煤壁次数、采煤机单次割煤的截深等参数,分析不同关键参数下的采煤工作面推进状态下非稳态围岩温度场分布规律及壁面不稳定换热准数周期性变化规律,并数值模拟计算了落煤平均温度,为采煤工作面围岩散热预测提供理论支撑。在采煤工作面围岩散热数值模拟中,研究了恒温通风时围岩温度场变化规律。而在实际中由于地表的空气受季节性影响,进入矿井的空气的温度应呈现周期性变化,相应的采煤工作面进风巷道内风流温度受地表空气的影响也呈现周期性变化,进风巷道内风流温度的周期性变化会导致巷道围岩内部形成一个周期性变化的温度场。进风巷风流温度周期性变化与巷道围岩温度场周期变化对采煤工作面围岩散热有着重要影响。通过非均质围岩温度场相似模拟实验研究,分析采煤工作面进风巷道各向异性围岩内温度场变化规律,并探讨了因介质热惰性指标不同而造成的巷道围岩不同方向上温度波动特征的差异性现象,为优化、完善采煤工作面围岩温度场程序解算结果提供数据支持。采空区位于采煤工作面后方,采空区的热风涌出是采面工作面内另一热源,由于工作面通风压差的存在,造成了采空区漏风现象。工作面的风流温度直接影响着漏入采空区的风流温度,漏入采空区的风流与漏出采空区的风流有关,漏出采空区的风流又反过来直接影响着工作面回风段内风流温度,因此采空区漏风对采煤工作面风温预测有着重要影响。工作面通风方式的不同,对于采空区流场有着重要影响。本文以U型通风下采空区流场数值模拟程序为基础,分析比较U型和Z型通风下采空区边界条件,根据达西定律与质量守恒定律,确立了采空区流场方程;根据传热学相关理论与热力学第一定律,确定了采空区气体、固体温度场方程;根据菲克定律与质量守恒,建立了采空区氧浓度场方程。在上述各场的耦合作用下,建立了U型和Z型通风下采空区漏风运移模型。并在原U型通风程序对应位置进行改进,编制出Z型通风下采空区漏风数值模拟程序。对U型和Z型通风方式下采空区压力场、速度、温度场分布特点进行了分析,重点对工作面内与沿空留巷内采空区漏风速度、漏风温度进行了研究,为采煤工作面风温预测提供理论支撑。采煤机在采煤工作面内往返割煤,采出的落煤通过刮板运输机运出采煤工作面,运输过程中落煤的散热可看成采煤工作面围岩散热的延续,落煤的运输距离随采煤机割煤的位置的改变而变化,相应运输过程中落煤的散热量也随之发生变化。在先前围岩散热模型与采空区漏风模型的基础上,建立了综合考虑围岩散热、刮板输送机上落煤的散热、采空区热风与工作面风流等耦合作用下的风温预测微分方程,使用有限差分法对方程进行离散,编制相应解算程序,数值模拟分析了多场耦合下落煤运输距离因素对采煤工作面风流温度与煤流温度的影响。本文创新点主要有以下三个方面:（1）设计了基于三角形面积法的搜索移动节点位置的算法,实现了在固定坐标系中模拟采煤工作面推进过程中围岩非稳态温度场变化基于三角形面积法可判断随采煤工作面推进节点移动后所在三角形单元位置,根据插值函数原理,移动后节点温度可用所在三角形单元顶点温度表示。每次程序解算循环开始前都将移动后节点温度赋值给移动前的节点,在固定坐标系中模拟了采煤工作面推进过程中围岩非稳态散热问题。（2）通过采煤工作面围岩散热数值模拟,揭示采煤工作面推进条件下围岩温度场分布规律、壁面不稳定换热准数周期性变化规律以及落煤平均温度变化规律采用有限体积法对采煤工作面非稳态无因次化热平衡方程进行离散,并编制出数值模拟解算程序。筛选采煤工作面推进条件关键控制参数,如采煤时间、采煤机切割煤壁次数、采煤机割煤截深等,研究采煤工作面推进状态下围岩非稳态温度场分布规律、壁面不稳定换热准数周期性变化规律,并进一步计算得到落煤平均温度变化规律。（3）建立了落煤运输距离影响下的多场耦合采煤工作面风温预测数学模型,并编制有相应解算程序,研究不同落煤运输距离对采煤工作面内风流与煤流温度的影响落煤在运输过程中的散热可看成采煤工作面围岩散热的延续,建立了围岩散热、刮板输送机上落煤的散热、采空区热风与工作面风流等耦合作用下的风温预测微分方程,数值模拟分析了采煤机割煤位置影响下,落煤运输距离因素对采煤工作面风流温度与煤流温度的影响。
丁亚飞[7]（2019）在《巷道断面几何特征突变流场PIV实验研究》文中研究表明将巷道转弯、存在障碍物、突扩、突缩、分岔、汇合、存在风窗等导致巷道断面形式发生变化的情形称为巷道断面几何特征突变。矿井风流流经巷道断面几何特征突变地点会产生局部阻力,而局部阻力的大小与其流场结构及特征有关,流场的结构不仅仅影响着局部阻力大小,又影响着局部阻力测试,局部阻力测试测点位置的确定及测试方法的选择是准确测定局部阻力的关键。为了能够确定局部阻力测试的合理位置,本文通过PIV实验对不同拐弯角度巷道及障碍物巷道内流场进行了测试,找出不同情况下形成的涡流区长度并确定其边界位置。粒子图像测试技术是一项非接触式流体测试技术,具有测试范围广、测量精度高等特点,近年来,被应用于矿井湍流的实验测试研究中。本文采用粒子图像测试技术对巷道转弯、存在障碍物、巷道突扩等三种典型的巷道断面几何特征突变地点的巷道流场特征进行测试,分别测试了矩形均直巷道内不同障碍物阻塞比下的障碍物流场、突扩巷道流场以及不同巷道转弯角度（90°、120°、135°）及不同风速下的转弯巷道流场。实验测试结果表明:矩形均直巷道内存在障碍物时,巷道内阻塞比为0.25时,涡流区长度是巷道断面高度的1.7倍;巷道阻塞比为0.5时,涡流区长度是巷道断面高度的3.38倍;巷道阻塞比为0.75时,涡流区长度是巷道断面高度的3.9倍。综上可知不同阻塞比条件下形成的涡流区的长度也不同,巷道内阻塞比越大涡流区的长度随着增大,与巷道断面高度比值也不断变大;巷道在断面发生突变后,在左上角和左下角处会形成两个大小形状均不同的涡流区,风流在巷道截面发生突变前速度流线基本呈平滑趋势,但是风流在流经突扩巷道后流线开始变的比较紊乱,突扩巷道模型内涡流区长度约为690mm,其长度是突扩后断面高度的3.45倍;突扩后巷道内风速分布先由“∩”型分布过渡到“Ω”型分布而后又回归到“∩”型分布。对转弯角度为90°、120°及135°模型巷道进行PIV测试发现,风流在流经转弯前模型巷道时,流场的结构比较稳定,流线相对平滑,在巷道转弯的左上角位置和转弯后靠近下壁面附近都会形成大小不同的涡流区,并且在转弯巷道的左上角处形成的涡流区会随着转弯角度的增大而增大,而转弯之后所形成的涡流区则是随着转弯角度的减小而减小,涡流区的长度也随转弯角度的增大而逐渐减小。该论文有图38幅,表2个,参考文献70篇。
向武[8]（2019）在《矿井乏风动能发电实验研究与数值模拟》文中提出随着能源与环境问题日益加剧,做好工业生产过程中的节能减排势在必行。中国是煤炭的生产和消费大国,做好矿井节能生产有着长远的价值。本文从矿井通风节能着手,主要对矿井通风机扩散器出口的乏风动能进行回收利用,借助于当前迅速发展的风力发电技术,设计矿井乏风动能发电装置展开实验研究,并结合数值模拟的方法优化装置结构,实现不影响通风机正常通风的前提下,使装置产生较高的有效功率。通过对矿井通风理论、风力发电技术、气体射流理论的分析,设计实验装置时将复杂的扩散器结构简化为当量圆锥,使用小型三叶片水平轴风力发电机将动能转换为电能回收,并在风轮前端设置集流器结构聚集呈放射圆锥状的乏风,提出优化集流器结构可增大乏风的动能回收效率。实验研究采用制造简便的圆锥形集流器,针对α=16°/n=2和α=16°/n=2.5两种当量圆锥扩散器的情况,研究了4种结构参数较分散的集流器进口条件下风力机系统的启动状态和工作状态,通过分析不同距离处产生有效功率的变化情况,发现余流管出口风速超过1.8m/s以上装置即可工作,在正常工作时会发生有效功率层叠分布的现象,分析得出无障碍空间临界值L0至少为4Di（Di为扩散器入口直径）;然后详细分析研究风力机系统在L0为4Di和5Di时共计24种集流器进口条件下产生的有效功率分布云图,划分出动能回收效率较好的高功率区,确定相应的集流器结构参数,同时发现当扩散器断面扩大系数改变后分布差异较大,圆锥形集流器受气流稳定性、实验误差的干扰较大,需要对集流器结构型式进行优化。最后通过数值模拟对比风力机系统在圆锥形、圆弧形、锥弧形集流器进口条件下的内部流场特征,详细分析各情况下形成的速度场、压力场及涡核区域,发现使用圆弧形集流器可以使引入风轮的气流更加均匀,风轮对来流的阻碍作用也会降低,风轮后侧不会产生较大的旋涡,还可以有效降低噪声,风轮旋转稳定性更高,可进一步提高动能回收效率。
周波[9]（2018）在《兴隆庄煤矿复杂通风系统优化方法及应用研究》文中研究表明随着矿井采掘范围的不断扩大,井下老巷日趋复杂,矿井逐渐呈现出通风系统结构不合理、井下采掘地点风量不足、局部巷道通风阻力过大、风机超期服务效率降低等一系列问题。因此,需要以最经济的方式,向井下各用风地点提供足量的新鲜空气,提供适宜的温度、湿度,保持良好的气候条件,对提高通风系统的抗灾能力,保证矿井通风系统的稳定、可靠、安全和经济运行,具有极为重要的现实意义。本文针对兴隆庄煤矿两翼对角式通风系统的特点,确定基础数据的计算方法及方案设计的方法,从安全可靠、整体、经济、系统优化的观点出发,建立矿井通风系统方案的评判指标及评判指标相对重要性序列矩阵,进而确定矿井通风系统方案评判指标的权值。基于模糊综合评判法,结合兖矿集团公司兴隆庄煤矿的实际,从矿井通风系统优化目标出发,采用现场观测、理论分析等方法和手段,首先基于矿井测压系统理论对现有通风系统进行调查、阻力测定、风机鉴定、风量分配等方面的工作;对复杂通风系统实际情况进行整理和分析,查明通风系统存在的主要问题,解算得到矿井不同生产阶段的风网分配风量;根据通风系统存在的主要问题及未来生产阶段的需风量,运用矿井复杂通风系统优化方法,提出了更换西风井风机、施工新风硐,东风井风机维修、更换电机及井下巷道减阻增风等复杂矿井通风系统的改造方案。通过更换西风井风机,维修东风井风机以及进行降阻工程方案的实践工作,矿井总进风量增大到18059m3/min,总阻力降低到为1385.5Pa,矿井的等积孔增大到9.75m2,矿井的通风变得更为容易,保证了矿井的后续生产。此外,由于新主通风机性能先进而且工作在高效区,节电效果明显,东主通风机维修后漏风量减少,效率提高,也节约了部分电量,两者年节约电费达86万元。论文研究成果有效地保证了兴隆庄煤矿生产后期的正常通风需要,同时对矿井的通风系统优化改造具有一定的指导意义。
吴彪[10]（2018）在《轴流式主扇直立扩散器及压改抽通风系统优化研究》文中提出煤炭作为我国最重要的基础能源,长期支撑着我国国民经济的有序发展,近年来全国经济结构性的失衡也给煤炭开采利用造成重大冲击,新形势下寻找更加科学、高效、节能的煤炭生产方法尤为重要。良好的通风条件是矿井安全生产的前提,而矿井通风机的高效运行是矿井通风条件的基础。扩散器在矿井通风机的高效运行方面起着至关重要的作用。本论文对主要通风机的扩散器及矿井通风系统进行优化研究,不仅是矿井安全生产需要的,而且也是保证提高矿井生产能力和效益所必要的,具有重要科学意义和应用价值。本论文立足煤炭生产现状,结合国内外研究现状,对矿井主扇直立式扩散器及矿井通风系统改造与优化进行了深入研究,主要研究内容包括:第一,模拟分析直立式扩散器弯头处布设不同形式导流板式扩散器装置内部流场特点,依据数值模拟结果评价其动能回收率和扩散效率,确定特定供风条件下最优扩散器弯头导流板布置形式;第二,根据数值模拟结果,设计直立扩散器相似模拟实验;第三,综合模拟与实验结果,确定合理的现场改造方案,以此为依据指导改造工程方案实施;第四,研究提出矿井通风阻力计算与测量的新方法和自主研发图形化矿井通风网络解算软件;第五,结合山西某煤矿现有生产情况,选择测量路线、制定测量方案,对该风阻计算测量方法进行验证评估,基于测量数据,利用自主开发的图形化矿井通风网络解算软件对山西某矿通风系统压改抽前后通风系统进行解算,结合风网解算结果与矿井实际生产情况,提出一套合理的改造方案,对压改抽后通风系统进行优化改造。根据现场存在的问题,本文首先对矿井主扇扩散器进行数值模拟研究。鉴于目前CFD方法在通风机扩散器内流场计算中的重要性,本论文结合计算流体力学软件就5种目前比较通用的湍流模型（k-?,RNG k-?,Realizable k-?,k-?、SST k-?）分别模拟计算了60°和45°两种倾斜式扩散器模型的气动特性,对比分析确定了选用标准k-?湍流模型模拟扩散器内部风流流动,该湍流模型对扩散器的气动性能预测结果更加准确。以此为基础,利用FLUENT软件对弯头处布设有不同形式的导流板时的扩散器装置进行模拟分析。通过对扩散器气体流动规律分析,包括分析流场模型压力场、速度场等分布规律,依据数值模拟解算结果,确定了较优的导流板结构形式。模拟结果表明,当弯头处安装有二片或四片导流板时,直立式扩散器装置节能效果较好。为进一步验证数值模拟结果,本文开展了直立扩散器相似模拟实验研究,分别对弯头处安装有二片、三片、四片、五片和六片导流板时的扩散器装置性能进行测定,通过对扩散器入口断面与出口断面风流参数的测定,计算出不同工况条件下扩散器扩散效率,分析得出安装有四片或二片情况下扩散器工作性能最好,五片或三片次之。结合模拟结果与实验结果,充分考虑山西某矿现场条件,对该矿直立式扩散器进行优化改造时采用拆除弯头处最下方导流板的改造方案,通过比较扩散器装置改造前后扩散器入口静压变化、矿井负压变化与通风机功率变化,原有直立式扩散器改造后,其动压回收效果显着提高,主要通风机能耗降低7kw。此外,本论文提出了基于百米风阻的工作面通风阻力计算方法,利用断面单元法截取测量对象,所选取的测量巷道段尽量保证断面规则、不同位置相同参数变化较小,以此巷道百米风阻值作为判断工作面通风阻力测定结果误差大小的指标更加准确可靠。依据百米风阻测量方法,对山西某矿2个采区的主要通风路线风阻进行了测定,包括120多个测点,测定采用的方法、仪器符合要求,测定获得的数据可靠,精度满足需要。本论文还研究提出了基于PNN（人工神经网络概率）模型方法的矿井通风系统可靠性评价方法。根据煤矿通风系统的可靠性的研究现状和评价指标,考虑各种因素对通风系统的影响程度,选取12个主要因素作为为通风系统可靠性评估的指标,建立了基于PNN方法的通风系统可靠性评价模型。这12个主要因素包括:通风网络复杂性、矿井风压的合理性、矿井主扇运行的稳定性、矿井主扇的综合效率、矿井通风设备的合格率、矿山空气质量供应的要求比、用风地点的风量的合格率、利用风能场所空气质量的合格率、利用风能的地方的温度合格率、防灾设施合格率、矿山反向通风系统的灵活性、吨煤电费。根据工程实践和以往的研究以及有关专家的意见,通风系统可靠性状态分为3级模式,即模式1:安全模式2:中度安全模式3:不安全。PNN的矿井通风系统可靠性评估中的应用结构为4层,神经元的输入节点和输出神经元节点的数量分别为12和3。用训练数据集训练PNN,并用测试数据集验证训练的PNN。实验结果表明基于PNN识别方法具有较强的推广能力,经过训练的PNN的计算评估结果和工程实践具有较高的一致性。在图形化理论基础之上,采用C++和Qt的计算机技术,将网络自然分风和按需分风的速算方法应用到矿井通风中,研制出基于图形化的矿井通风网络解算系统。结合山西某煤矿通风阻力数据和PNN通风系统可靠性评价方法,利用自主开发的图形化矿井通风网络解算软件对该矿通风系统压改抽前后进行了解算分析。矿井通风方法改变前有一个进风井（南羊路进风立井）,五个回风井（排矸立井、辛庄回风立井、南羊路材料斜井、副立井、主斜井）,模拟计算结果与实测结果基本吻合。矿井通风方法改变后有五个进风井（副立井、主斜井、南羊路材料斜井、排矸立井、南羊路副立井）,一个回风井（南羊路回风立井）。通过模拟发现,副立井进风量过大,与初期设想的4000m3/min存在较大出入;南羊路副立井进风量3462m3/min,进风量较小,需要调整;南羊路副立井进风容易出现短路,需要加入一些通风设施调整风流流动,以满足用风地点需风量。结合该矿的生产布局、通风系统改造后的用风需求和上述风网解算发现的诸多问题,设计了几种控风措施和降阻增阻方案,通过分析比较,最终得出一套合理矿井通风系统优化方案,以此为依据指导矿井通风系统优化改造,方案实施后现场测定结果与模拟解算结果基本吻合。综上所述,本论文在理论层面和应用研究层面主要创新工作如下:1)对轴流式风机直立扩散器弯头处导流板设置数量和结构形式进行了系统的模拟分析,研究确定了直立式扩散器弯头处分别布设不同数量的短圆弧式、长圆弧式（90°）导流板时对直立式扩散器动压回收效果和扩散效果的影响规律。2)开展了轴流式风机直立式扩散器弯头分别布置短圆弧式、长圆弧式（90°）、椭圆弧导流板的相似模拟实验,确定了扩散效果较好的导流板布置数量及结构形式,并成功实施应用于山西某矿轴流式主扇直立式扩散装置优化改造。3)提出了基于百米风阻的工作面阻力计算方法,并将该方法运用到山西某煤矿的实际测量中,使得数据更加可靠。提出了基于PNN方法的通风系统可靠性评价方法,在此基础上利用自主开发的图形化矿井通风网络解算软件,对山西某煤矿通风系统改造后初期和后期存在的通风系统进行了解算分析,并设计了多种控风措施和降阻增阻方案,最终形成一套合理的矿井通风系统优化方案,为冬季进风井进风预热提供了数据支撑。
二、矿井主扇扩散器通风流场数值模拟研究及其应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、矿井主扇扩散器通风流场数值模拟研究及其应用（论文提纲范文）
（1）矿井高效率通风机站结构及其通风性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机站通风技术应用现状 |
| 1.2.2 机站局部阻力研究现状 |
| 1.2.3 高效率机站结构及其参数研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方案 |
| 1.3.3 创新点 |
| 1.3.4 技术路线 |
| 2 矿井通风机站性能及其影响因素分析 |
| 2.1 机站一般结构形式 |
| 2.2 通风机站效率定义及通风性能评价指标 |
| 2.2.1 紊流运动微分方程 |
| 2.2.2 机站通风理论模型 |
| 2.2.3 机站效率的定义及计算方法 |
| 2.2.4 机站通风性能评价指标选取 |
| 2.3 机站效率及通风性能影响因素分析 |
| 2.3.1 机站局部阻力实质 |
| 2.3.2 影响因素分析 |
| 2.4 小结 |
| 3 通风机站实验系统建立 |
| 3.1 流体相似理论 |
| 3.1.1 相似原理 |
| 3.1.2 相似准则 |
| 3.1.3 机站局部阻力系数相似推导 |
| 3.1.4 模型率的选取 |
| 3.2 实验平台系统建立 |
| 3.2.1 实验模型制作 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 测量方法 |
| 3.2.4 巷道摩阻系数确定 |
| 3.3 机站通风实验准备 |
| 3.3.1 模型气密性实验 |
| 3.3.2 风机动力系统稳定性及性能测试实验 |
| 3.4 小结 |
| 4 矿井单风墙单风机高效率通风机站结构及其通风性能研究 |
| 4.1 集流器结构参数研究 |
| 4.1.1 集流器降阻理论分析 |
| 4.1.2 风机入口局阻系数确定 |
| 4.2 扩散器结构参数研究 |
| 4.2.1 扩散器降阻理论分析 |
| 4.2.2 扩散器结构参数确定 |
| 4.3 机站通风数值模拟与模型试验对比分析 |
| 4.3.1 数学模型 |
| 4.3.2 机站物理模型及网格划分 |
| 4.3.3 数值模拟有效性验证 |
| 4.4 直巷道单风墙单风机高效率通风机站结构及其通风性能研究 |
| 4.4.1 风机相对于巷道断面位置对机站效率的影响 |
| 4.4.2 集流器结构参数对机站效率的影响 |
| 4.4.3 扩散器结构参数对机站效率的影响 |
| 4.4.4 直巷道单风墙单风机高效率机站通风性能研究 |
| 4.5 扩帮巷道单风墙单风机高效率通风机站结构及其通风性能研究 |
| 4.5.1 扩帮巷道风流结构特征 |
| 4.5.2 进风段结构对机站效率的影响 |
| 4.5.3 出风段结构对机站效率的影响 |
| 4.5.4 扩帮巷道单风墙单风机高效率机站通风性能研究 |
| 4.6 小结 |
| 5 矿井单风墙双风机高效率通风机站结构及其通风性能研究 |
| 5.1 双风机并联风流结构特征 |
| 5.1.1 机站风机入口风流结构 |
| 5.1.2 机站风机出口风流结构 |
| 5.2 直巷道双风机机站通风性能研究 |
| 5.2.1 相似实验与数值模拟对比 |
| 5.2.2 各影响因素对机站局阻系数的影响分析 |
| 5.2.3 各影响因素的正交实验 |
| 5.2.4 直巷道双风机并联机站局阻系数计算式确定 |
| 5.3 扩帮巷道双风机机站通风性能研究 |
| 5.3.1 双风机单侧扩帮风流流场数值模拟分析 |
| 5.3.2 双风机双侧扩帮风流流场数值模拟分析 |
| 5.3.3 双侧扩帮形式双风机并联机站通风性能研究 |
| 5.4 单风墙双风机机站通风性能实例验证 |
| 5.5 小结 |
| 6 矿井双风墙多风机高效率通风机站结构及其通风性能研究 |
| 6.1 双风墙机站的一般结构形式 |
| 6.1.1 入口分流 |
| 6.1.2 出口汇流 |
| 6.2 双风墙高效率通风机站结构研究 |
| 6.2.1 错开段合理长度理论确定 |
| 6.2.2 错开段长度实验验证 |
| 6.2.3 双风墙高效率通风机站结构设计方法实例验证 |
| 6.3 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（2）矿井双风墙机站最优结构及其局部阻力系数研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机站通风技术应用现状 |
| 1.2.2 机站局部阻力研究现状 |
| 1.2.3 低阻力机站结构及其设计参数研究现状 |
| 1.3 研究内容、目标、方案和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方案与创新点 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 矿井双风墙机站结构及其局部阻力组成 |
| 2.1 矿井双风墙机站的结构 |
| 2.1.1 矿井双风墙机站的一般形式 |
| 2.1.2 不同形式机站优缺点 |
| 2.1.3 矿井双风墙机站的结构 |
| 2.2 矿井双风墙机站局部阻力及其影响因素 |
| 2.2.1 机站进风段局阻组成 |
| 2.2.2 机站并联段局阻组成 |
| 2.2.3 机站出风段局阻组成 |
| 2.2.4 矿井双风墙机站局阻主要影响因素 |
| 2.3 矿井双风墙机站局部阻力理论分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 双风墙机站相似模拟实验系统 |
| 3.1 流体的相似理论 |
| 3.1.1 流动相似 |
| 3.1.2 流动相似准则 |
| 3.1.3 流动相似准则在实验中的应用 |
| 3.2 相似模拟实验系统 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 机站模拟实验系统 |
| 3.3 测点及其测定仪器与方法 |
| 3.3.1 测点布置 |
| 3.3.2 测定仪器 |
| 3.3.3 测定时间 |
| 3.4 相似模型通风检验 |
| 3.4.1 模型漏风状态检验 |
| 3.4.2 风机稳定性试验 |
| 3.4.3 风机性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 矿井双风墙双风机机站结构及其局部阻力特性实验研究 |
| 4.1 隔板长度对双风机双风墙机站局部阻力的影响研究 |
| 4.1.1 实验准备与方案 |
| 4.1.2 实验结果及分析 |
| 4.2 双风机双风墙机站巷道结构及其局部阻力系数的影响研究 |
| 4.2.1 实验准备与方案 |
| 4.2.2 测量方法 |
| 4.2.3 实验结果及分析 |
| 4.3 双风机双风墙机站结构及其局部阻力数值模拟验证 |
| 4.3.1 Fluent模拟软件概述 |
| 4.3.2 隔板长度对机站结构及其局部阻力影响的数值模拟验证 |
| 4.3.3 机站巷道结构及其局部阻力的数值模拟验证 |
| 4.4 局部阻力最小的双风墙双风机机站及其系数确定方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 矿井双风墙三风机站结构及其局部阻力特性实验研究 |
| 5.1 风墙不同错开距离对双风墙三风机机站局部阻力的影响研究 |
| 5.1.1 实验准备与方案 |
| 5.1.2 实验结果及分析 |
| 5.1.3 数值模拟验证 |
| 5.2 巷道结构对双风墙三风机机站局部阻力系数的影响研究 |
| 5.2.1 实验准备及方案 |
| 5.2.2 实验结果及分析 |
| 5.2.3 数值模拟验证 |
| 5.3 局部阻力最小的双风墙三风机机站及其系数确定方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（3）高河能源两进风立井间角联进风大巷风量风向预测及风量保障措施研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 矿井角联分支研究现状 |
| 1.2.2 矿井自然风压研究现状 |
| 1.2.3 井筒局部阻力研究现状 |
| 1.2.4 CFD有限元分析在矿业领域的研究现状 |
| 1.2.5 矿井风网解算与角联进风大巷通风问题研究现状 |
| 1.3 研究内容、研究方法与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 主要研究方法 |
| 1.3.3 简要技术路线 |
| 第二章 角联分支风流稳定性分析与矿井自然风压计算 |
| 2.1 高河能源矿井概况与通风系统现状 |
| 2.2 矿区角联大巷分布 |
| 2.3 矿井通风动力与阻力 |
| 2.4 矿井通风系统稳定性影响因素 |
| 2.5 角联分支风流稳定性分析 |
| 2.6 井巷围岩与风流热交换理论 |
| 2.7 矿井自然风压理论分析 |
| 2.7.1 山区或丘陵地区大高差风井自然风压 |
| 2.7.2 平原或盆地地区无高差风井自然风压 |
| 2.7.3 合理利用自然风压的意义 |
| 2.8 矿井自然风压的计算方法 |
| 2.8.1 现有矿井自然风压计算方法 |
| 2.8.2 数值模拟法计算自然风压的优势 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 矿井自然风压及其对角联大巷风量影响研究 |
| 3.1 井巷换热物理模型的建立 |
| 3.1.1 风流与井巷换热的影响因素 |
| 3.1.2 物理模型的简化与建立 |
| 3.1.3 矿区外界环境变化规律统计 |
| 3.2 数值模型建立的理论基础 |
| 3.2.1 理想气体状态方程 |
| 3.2.2 矿井围岩导热系数 |
| 3.2.3 井巷围岩调热圈模型 |
| 3.2.4 矿井地温梯度 |
| 3.3 模拟实验步骤与模型验证 |
| 3.3.1 模型井筒尺寸 |
| 3.3.2 模型网格的划分 |
| 3.3.3 模拟操作步骤 |
| 3.3.4 模型验证 |
| 3.4 进回风井围岩温度分布状态分析 |
| 3.4.1 冬季换热稳定后井筒围岩温度分布 |
| 3.4.2 夏季换热稳定后井筒围岩温度分布 |
| 3.5 进回风井空气温度密度分布状态分析 |
| 3.5.1 井筒内风流温度、密度变化规律 |
| 3.5.2 风流密度模拟积分值与计算平均值的对比 |
| 3.6 各区域自然风压随季节分布与角联大巷自然风压分布 |
| 3.6.1 环境温度对进风井井底风流温度影响 |
| 3.6.2 中央风井区域与小庄风井区域的自然风压 |
| 3.6.3 进风立井间角联大巷自然风压 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 新增风井局部阻力及其对角联大巷风量影响研究 |
| 4.1 井巷阻力特性分析 |
| 4.1.1 提升设备活塞风理论 |
| 4.1.2 提升设备局部阻力的定量研究 |
| 4.1.3 提升设备的局部阻力数学模型 |
| 4.2 中央副井罐笼局部风阻的数值模拟 |
| 4.2.1 模拟假设条件及参数设置 |
| 4.2.2 罐笼影响下井筒风流速度模拟结果 |
| 4.2.3 罐笼影响下井筒风流压力模拟结果 |
| 4.2.4 罐笼增加的局部风阻 |
| 4.3 新增酒村风井吊盘局部风阻的数值模拟 |
| 4.3.1 井筒摩擦风阻及模型网格划分 |
| 4.3.2 吊盘影响下井筒风流状态模拟结果 |
| 4.3.3 吊盘增加的局部风阻 |
| 4.4 风网解算原理与流程概述 |
| 4.5 酒村风井贯通前矿井通风系统现状解算模拟 |
| 4.5.1 九月份矿井环境条件与主要通风机参数 |
| 4.5.2 九月份矿井各区域角联大巷风量分布 |
| 4.6 酒村风井贯通后矿井各区域风量的预测值 |
| 4.6.1 酒村回风井风量预测与贯通后矿井各主扇工况点变化对照 |
| 4.6.2 酒村风井贯通后小庄进风井与酒村进风井之间角联进风大巷风量预测 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 角联大巷风量的保障 |
| 5.1 小庄进风井与酒村进风井之间各段角联进风大巷风量保障 |
| 5.1.1 酒村进风井供风方案 |
| 5.1.2 南胶与南辅角联进风大巷风量保障 |
| 5.2 南辅、南胶、南进大巷北段风量预测 |
| 5.3 酒村风井贯通后矿区南翼增风措施 |
| 5.4 指导工程应用并现场实测对比预测值 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 展望与不足 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）弯头导叶对主要通风机直立扩散器扩散效率的影响试验与分析（论文提纲范文）
| 1 扩散器工作原理与设计参数 |
| 1.1 扩散器的工作原理 |
| 1.2 扩散器模型设计参数 |
| 2 直立式扩散器模型试验研究 |
| 2.1 试验平台组成 |
| 2.2 试验方案 |
| 2.3 原有扩散器模型试验结果分析 |
| 1)如图3(a)所示,扩散器装置的扩散效率ηr计算公式如下[1]: |
| 2)如图3(a)所示,扩散段的扩散效率η计算公式如下[1]: |
| 2.4 新型弯头的设计与试验结果分析 |
| 3 试验结果对比分析 |
| 4 结语 |
（5）地铁用单级轴流式通风机内部流动分析及优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及水平分析 |
| 1.2.1 叶顶间隙流动的研究现状以及发展 |
| 1.2.2 正交试验方法在叶轮机械中的应用 |
| 1.2.3 静止部件对轴流风机性能的影响 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 轴流风机的设计及数值计算方法 |
| 2.1 计算流体力学(CFD)简介 |
| 2.2 湍流的数值模拟方法 |
| 2.3 流体动力学控制方程 |
| 2.4 地铁用轴流式通风机的设计及数值计方法 |
| 2.4.1 轴流风机的物理模型 |
| 2.4.2 计算模型及计算域的组成 |
| 2.4.3 网格划分及无关性验证 |
| 2.4.4 计算方法和边界条件 |
| 2.4.5 主要计算公式 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 叶顶开槽对地铁轴流式通风机性能改进研究 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.1.1 物理模型及叶顶结构 |
| 3.1.2 计算域网格划分 |
| 3.1.3 计算方法和边界条件 |
| 3.1.4 控制方程 |
| 3.1.5 网格无关性验证 |
| 3.2 计算结果及分析 |
| 3.2.1 叶顶阶梯型槽对轴流风机外特性影响 |
| 3.2.2 叶顶开槽前后动叶区涡量分布 |
| 3.2.3 叶顶开槽前后间隙内湍动能分布 |
| 3.2.4 叶顶开槽前后间隙内泄漏量分布 |
| 3.2.5 叶顶开槽前后叶轮出口流动情况 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 入口弯管和扩散器对轴流式通风机性能的影响及分析 |
| 4.1 数值模拟方法 |
| 4.1.1 几何模型介绍 |
| 4.1.2 计算模型和网格 |
| 4.1.3 计算方法及边界条件 |
| 4.1.4 湍流方程 |
| 4.1.5 网格无关性验证 |
| 4.2 计算结果及分析 |
| 4.2.1 试验装置 |
| 4.2.2 弯管入口流线分布 |
| 4.2.3 弯管入口压力分布 |
| 4.2.4 弯管入口压力脉动 |
| 4.2.5 扩散器参数对风机外特性影响 |
| 4.2.6 扩散器内部流线 |
| 4.2.7 扩散器出口速度 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于正交试验法对轴流风机性能优化及分析 |
| 5.1 计算模型及方案设计 |
| 5.1.1 几何模型介绍 |
| 5.1.2 正交试验设计 |
| 5.1.3 试验因素的选择 |
| 5.1.4 正交表的确定 |
| 5.1.5 正交结果的分析 |
| 5.2 正交优化前后数值模拟结果对比 |
| 5.2.1 风机气动性能分析 |
| 5.2.2 叶片表面流动分析 |
| 5.2.3 叶轮进出口流动状况 |
| 5.3 本章小节 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研宄成果 |
| 致谢 |
（6）采煤工作面围岩散热及风温预测数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 围岩温度场理论计算与数值模拟研究现状 |
| 1.2.2 采空区热风的研究现状 |
| 1.2.3 围岩温度场现场测定与实验分析研究现状 |
| 1.2.4 矿井降温技术与风温预测的研究现状 |
| 1.2.5 存在的问题 |
| 1.3 研究目标和内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 2 采煤工作面主要热源分析 |
| 2.1 采煤工作面主要热源研究与分析 |
| 2.1.1 地表大气状态变化 |
| 2.1.2 空气压力变化 |
| 2.1.3 围岩散热 |
| 2.1.4 采空区漏风 |
| 2.1.5 设备放热 |
| 2.1.6 运输物料散热 |
| 2.1.7 地下水放热 |
| 2.1.8 其他热源 |
| 2.2 直角坐标系下采煤工作面围岩导热微分方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 采煤工作面推进条件下围岩温度场数值模拟 |
| 3.1 采煤工作面围岩散热数值计算基本原理 |
| 3.2 采煤工作面围岩数学模型与有限体积法分析 |
| 3.2.1 采煤工作面围岩温度场数学模型无因次分析 |
| 3.2.2 无因次模型的有限体积法离散 |
| 3.3 推进条件下采煤工作面围岩温度数值模拟研究 |
| 3.3.1 算法思路 |
| 3.3.2 毕渥数对围岩温度场的影响 |
| 3.3.3 进刀傅里叶数对围岩温度场的影响 |
| 3.3.4 采煤机截深对围岩温度场的影响 |
| 3.3.5 半采高与控顶距之比对围岩温度场的影响 |
| 3.4 采煤工作面落煤温度数值模拟研究 |
| 3.4.1 进刀傅里叶数对落煤温度的影响 |
| 3.4.2 采煤机截深对落煤温度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 周期性风温采煤工作面进风巷围岩温度场实验研究 |
| 4.1 实验相似准则与实验测试系统 |
| 4.1.1 非均质巷道围岩模型设计 |
| 4.1.2 非均质巷道围岩模型相似材料制作 |
| 4.1.3 温度测量与测点布置 |
| 4.2 实验测试精度分析 |
| 4.2.1 巷道围岩温度采样时间的影响 |
| 4.2.2 实验误差分析 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.4 围岩温度场实验结果分析 |
| 4.4.1 围岩介质热物理参数 |
| 4.4.2 周期性通风下巷道侧方围岩热惰性指标对温度场的影响 |
| 4.4.3 周期性通风下巷道下部围岩热惰性指标对温度场的影响 |
| 4.4.4 周期性通风下巷道上部围岩热惰性指标对温度场的影响 |
| 4.4.5 巷道各方向围岩热惰性指标对温度场的影响对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 U型与Z型通风方式下采煤工作面采空区漏风数值模拟 |
| 5.1 U型与Z型通风方式下采空区风温预测数学模型 |
| 5.1.1 渗流场模型 |
| 5.1.2 温度场模型 |
| 5.1.3 氧浓度场模型 |
| 5.1.4 U型与Z型通风条件下边界条件设置 |
| 5.2 U型Z型通风方式下采空区风温数值模拟结果对比分析 |
| 5.3 U型与Z型通风方式下采空区漏风规律比较 |
| 5.3.1 U型和Z型通风下采空区漏风速度变化 |
| 5.3.2 Z型通风下沿空留巷内漏风速度变化 |
| 5.3.3 U型和Z型通风下采空区漏风温度变化 |
| 5.3.4 Z型通风下沿空留巷内漏风温度变化 |
| 5.4 U型与Z型通风方式下工作面两端压差对漏风温度的影响 |
| 5.4.1 U型与Z型通风下工作面两端压差对工作面漏风温度的影响 |
| 5.4.2 Z型通风下工作面压差对沿空留巷漏风温度的影响 |
| 5.5 U型Z型通风方式下工作面推进速度对漏风温度的影响比较 |
| 5.5.1 U型与Z型通风下工作面推进速度对工作面漏风温度的影响比较 |
| 5.5.2 Z型通风下工作面推进速度对沿空留巷漏风温度的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 落煤运输距离影响下的采煤工作面风温预测研究 |
| 6.1 落煤运输距离影响下采煤工作面风温预测数学模型 |
| 6.1.1 采煤工作面风温预测空气状态参数计算 |
| 6.1.2 建立采煤工作面风温预测数学模型 |
| 6.2 落煤运输距离影响下的采煤工作面风温预测数学方程的离散化 |
| 6.2.1 采煤工作面风温预测数学模型节点划分 |
| 6.2.2 采煤工作面风温预测数学方程有限差分离散 |
| 6.3 落煤运输距离影响下的采煤工作面风温预测软件设计与解算结果 |
| 6.3.1 落煤运输距离影响下的采煤工作面风温预测软件设计 |
| 6.3.2 落煤运输距离影响下的采煤工作面风温预测解算结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）巷道断面几何特征突变流场PIV实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 矿井通风局部阻力研究现状 |
| 1.3 巷道断面几何特征突变流场研究现状 |
| 1.4 矿井巷道流场特性的PIV测试研究现状 |
| 1.5 主要研究内容及技术路线 |
| 2 矿井风流流动理论基础 |
| 2.1 研究巷道内流体运动的方法 |
| 2.2 矿井风流的流动状态及其特性 |
| 2.3 矿井巷道内风速分布研究 |
| 2.4 巷道内风速测试方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 PIV实验方法 |
| 3.1 PIV测试系统 |
| 3.2 实验模型制作 |
| 3.3 实验参数设置 |
| 3.4 示踪粒子的选择及发生装置 |
| 3.5 PIV实验步骤及注意事项 |
| 3.6 实验方案及测试段 |
| 3.7 实验数据采集及处理 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 巷道流场特征PIV实验 |
| 4.1 均直巷道内存在障碍物的流场特征PIV实验 |
| 4.2 突扩巷道流场特征PIV实验 |
| 4.3 不同转弯角度巷道流场特征PIV实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 一、基本情况 |
| 二、在学期间从事的科研工作 |
| 三、其他学术成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）矿井乏风动能发电实验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 乏风利用研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及方法 |
| 2 矿井乏风动能发电装置设计 |
| 2.1 矿井通风理论 |
| 2.2 风力发电技术理论 |
| 2.3 气体射流理论 |
| 2.4 矿井乏风动能发电装置结构分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 矿井乏风动能发电实验研究 |
| 3.1 实验装置的结构和工作原理 |
| 3.2 数据测量仪表 |
| 3.3 无障碍空间临界值的研究 |
| 3.4 集流器结构参数优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 风力机系统内部流场数值模拟 |
| 4.1 数值模拟计算 |
| 4.2 风力机系统内部流场分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）兴隆庄煤矿复杂通风系统优化方法及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究的目的与意义 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 2 矿井通风系统优化改造的基本理论及方法 |
| 2.1 通风系统优化基础数据 |
| 2.2 通风系统改造方案的前期准备与设计方法 |
| 2.3 通风系统优化评判指标 |
| 2.4 通风系统优化方案的选择方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 矿井通风系统存在的问题与通风网络计算 |
| 3.1 通风系统存在的问题 |
| 3.2 通风系统改造范围 |
| 3.3 矿井未来生产阶段的划分 |
| 3.4 矿井未来生产时期风量计算 |
| 3.5 矿井未来生产时期的通风网络计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 矿井复杂通风系统优化设计 |
| 4.1 通风系统优化方案的初步设计 |
| 4.2 通风系统优选方案的确定 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 矿井通风系统优化方案的工程实践 |
| 5.1 更换西风井主通风机 |
| 5.2 风硐改造 |
| 5.3 东风井改造 |
| 5.4 自动控制及监测系统 |
| 5.5 井下通风系统降阻工程 |
| 5.6 节能效果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 主要结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果和获奖情况 |
（10）轴流式主扇直立扩散器及压改抽通风系统优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 矿井通风机扩散器设计结构研究现状 |
| 1.2.2 矿井通风机扩散器数值模拟的研究现状 |
| 1.2.3 扩散器导流叶片应用的研究现状 |
| 1.2.4 矿井通风系统可靠性评价及优化研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方案 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 直立式扩散器风流导流流动基本理论 |
| 2.1 扩散器工作原理分析 |
| 2.2 传统型扩散器与新型扩散器的比较 |
| 2.2.1 传统型扩散器 |
| 2.2.2 轴流式风机直立式扩散器 |
| 2.3 扩散器内风流流动控制方程 |
| 2.4 矿井扩散器气动性能计算湍流模型对比分析 |
| 2.4.1 数学模型 |
| 2.4.2 计算网格与边界条件 |
| 2.4.3 几种模型计算结果对照分析 |
| 2.4.4 结论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 轴流式主扇直立扩散器风流流动数值模拟研究 |
| 3.1 直立式扩散器弯头处布置短圆弧式导流板模拟分析 |
| 3.1.1 安装六片导流板 |
| 3.1.2 安装五片导流板 |
| 3.1.3 安装四片导流板 |
| 3.1.4 安装三片导流板 |
| 3.1.5 安装两片导流板 |
| 3.1.6 扩散效率对比 |
| 3.2 直立式扩散器弯头处布置长圆弧(90度)导流板模拟分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 轴流式主扇直立扩散器相似模拟试验研究 |
| 4.1 相似实验原理 |
| 4.1.1 巷道风流流动状态 |
| 4.1.2 巷道风流摩擦阻力和局部阻力 |
| 4.1.3 扩散效率公式推导 |
| 4.2 直立式扩散器弯头处布置短圆弧式导流板相似实验分析 |
| 4.2.1 相似实验模型 |
| 4.2.2 实验方案 |
| 4.2.3 实验结果分析 |
| 4.3 直立式扩散器弯头处布置长圆弧和椭圆弧导流板相似实验分析 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 山西某矿轴流式主扇直立扩散器工业试验 |
| 5.1 现场工业试验概述 |
| 5.2 主扇扩散器性能测定内容及现场测定方案 |
| 5.2.1 主扇扩散器性能测定内容 |
| 5.2.2 现场测定方案 |
| 5.2.3 测量仪器 |
| 5.2.4 测定组织和步骤 |
| 5.3 测量结果处理与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 矿井风阻计算方法及山西某矿通风阻力测定 |
| 6.1 基于百米风阻的工作面阻力计算方法 |
| 6.1.1 测定方案 |
| 6.1.2 数据处理方法 |
| 6.1.3 计算结果及分析 |
| 6.1.4 小结 |
| 6.2 山西某矿通风阻力测定及计算处理 |
| 6.2.1 矿井概况 |
| 6.2.2 通风阻力测定 |
| 6.2.3 测定数据处理 |
| 6.2.4 测定误差分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 矿井通风系统可靠性评价及压改抽通风系统优化 |
| 7.1 基于PNN方法的通风系统可靠性评价 |
| 7.1.1 概率神经网络(PNN)原理 |
| 7.1.2 PNN在评价矿井通风系统可靠性中的应用 |
| 7.2 图形化通风网络解算软件开发 |
| 7.2.1 软件开发环境 |
| 7.2.2 软件功能及界面设计 |
| 7.3 山西某矿通风网络模拟解算分析 |
| 7.3.1 通风网络解算任务及目标 |
| 7.3.2 矿井通风方法改变前后的通风系统总体情况 |
| 7.3.3 山西某矿通风方法改变前通风网络模拟解算 |
| 7.3.4 山西某矿通风方法改变后模拟结果分析 |
| 7.4 山西某矿通风系统压改抽后通风系统优化方案 |
| 7.4.1 山西某矿通风系统改变后存在主要问题 |
| 7.4.2 山西某矿通风系统改变后建议方案 |
| 7.4.3 解算结果与工程实际对比分析 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 下一步展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 在学期间发表的学术论文 |
| 主要获奖 |
| 附录A 矿井风阻测定数据汇总及计算处理表 |
四、矿井主扇扩散器通风流场数值模拟研究及其应用（论文参考文献）
- [1]矿井高效率通风机站结构及其通风性能的研究[D]. 赵晓坤. 内蒙古科技大学, 2021
- [2]矿井双风墙机站最优结构及其局部阻力系数研究[D]. 梁素钰. 内蒙古科技大学, 2020(01)
- [3]高河能源两进风立井间角联进风大巷风量风向预测及风量保障措施研究[D]. 郭长恒. 太原理工大学, 2020(07)
- [4]弯头导叶对主要通风机直立扩散器扩散效率的影响试验与分析[J]. 董占元,吴彪. 矿业安全与环保, 2019(06)
- [5]地铁用单级轴流式通风机内部流动分析及优化设计[D]. 徐小雨. 浙江理工大学, 2020(04)
- [6]采煤工作面围岩散热及风温预测数值模拟研究[D]. 董占元. 中国矿业大学(北京), 2020(02)
- [7]巷道断面几何特征突变流场PIV实验研究[D]. 丁亚飞. 辽宁工程技术大学, 2019(07)
- [8]矿井乏风动能发电实验研究与数值模拟[D]. 向武. 中国矿业大学, 2019(09)
- [9]兴隆庄煤矿复杂通风系统优化方法及应用研究[D]. 周波. 山东科技大学, 2018(03)
- [10]轴流式主扇直立扩散器及压改抽通风系统优化研究[D]. 吴彪. 中国矿业大学(北京), 2018(01)