引水隧洞独头掘进工作面风流和粉尘扩散的模拟

本文结合改进的高雷诺k-ε紊流模型及响应函数,建立独头引水隧洞风流和粉尘扩散的三维非稳态欧拉两相流模型,在动量方程中考虑了曳力、虚拟质量力、升力的作用;模拟云南南汀河新塘房水电站引水隧洞独头掘进工作面爆破通风过程,分析隧洞内的风流结构分布,研究涡流、壁面粗糙度对粉尘扩散的影响,揭示壁面粉尘浓度随通风时间的变化关系。结果表明,在压入式通风情况下,独头掘进工作面附近存在涡流分布;粉尘浓度从涡流中心向周围空间逐渐降低;与光滑壁面相比,粗糙壁面对粉尘滞留作用大。与Nakayama通风模型试验进行了对比,模拟结果与实验测定结果基本吻合。

引水隧洞独头掘进工作面风流组织与CO扩散的模拟

建立了独头引水隧洞压入式通风紊流三维高雷诺数k-ε数学模型,在动量方程中考虑了浮力的作用,采用PISO算法求解非稳态的风流组织和CO浓度场。应用计算流体力学软件STAR-CD对云南南汀河引水隧洞独头掘进工作面通风进行了模拟。结果表明独头引水隧洞掘进工作面风流流场可分为贴壁射流区,冲击射流区,回流区和涡流区;工作面附近涡流区内、风管周围以及隧洞出口边壁处存在风流停滞区;分析了不同的通风时刻隧洞内CO迁移和分布规律,并以Nakayama等的矿井通风甲烷浓度分布实验结果进行了验证,模拟结果与实验基本吻合。