带上盖开发隧道通风流场特性及射流风机偏转角度研究

带上盖开发的隧道结构复杂,通风流场紊乱,隧道运营通风能力难以得到保障。揭示这类隧道的通风流场特性,优化隧道风机布置参数具有重要意义。以广州市某珠江过江隧道工程为背景,利用数值模拟方法,探究不同风机偏转台数、偏转角度工况下隧道通风流场特性、风机升压能力。结果表明:带上盖开发隧道风机安装位置受限、复杂结构通风阻力大,导致隧道通风流场分布不均,风机升压能力较差,风机难以提供可靠的运营通风能力;带上盖开发隧道设置3台吊顶式风机时,通过合理的设置风机偏转台数和风机偏转角度,能够稳定隧道通风流场,提高平均风速,优化隧道内通风效果;当3台吊顶式风机全部偏转布置或风机偏转角度大于5°时,虽能增大未安装风机一侧的通风风速,但会导致射流分布不均,安装风机一侧风速降低,过多射流偏转也将携带更多动能撞击隧道壁面,导致射流遭受的能量损失增大,不利于隧道通风流场的稳定;采用2台吊顶式风机偏转2°~5°布置时,此时隧道内流场分布均匀,射流风机升压系数为0.7~0.8,隧道内风机射流阻力损失约28~29 Pa,可提升风机升压力,减小风机射流阻力损失,利于带上盖开发的隧道运营通风。研究结果可为优化带上盖开发隧道射流风机布置方式和保障运营通风效果提供参考。

空间站梦天舱通风流场试验及仿真分析

空间站密封舱内的气流分布对航天员长期在轨的安全性和舒适性有着十分重要的影响,为保证密封舱内空气扰动充分,通常都采用顶部送风,底部回风的方式。针对梦天舱航天员活动区通风流场问题,通过流场试验与仿真相结合的方法对区域内气流组织进行分析,采用舒适速度比例、吹风感作为指标进行评价。结果表明:试验数据与仿真数据偏差在±15%以内,整个舱内空间风速统计学偏差在±5%以内,模型有效。梦天舱航天员活动区舒适速度比例高达92.15%,吹风感指数均小于40,满足人员安全性和舒适性的要求,可作为后续载人航天器通风设计、试验、仿真的借鉴。

高寒高海拔隧道通风流场分布规律综述

高寒高海拔地区隧道通风流场分布规律对于隧道安全运营和环境保护具有重要意义。本综述论文旨在全面分析和总结高寒高海拔隧道通风流场分布规律的研究进展。首先,本文介绍了高寒高海拔隧道的特点,如气候条件、地形和地质条件等。其次,分析了影响通风流场分布的主要因素,包括隧道结构、气候条件和车辆运行等。然后,讨论了研究通风流场分布规律的主要方法,包括实验方法、数值模拟方法和理论分析方法。此外,总结了高寒高海拔隧道通风流场分布规律研究的最新进展和面临的挑战。本文通过系统地梳理现有研究成果,为后续研究和实际工程应用提供有益的参考。

基于CFD的大型养路机械隧道内作业射流风机通风流场探讨

在铁路里程逐年增加,提速以及运量的增加时代背景下,大型养路机械作为铁路线路综合维修的主要工具,在减员增效方面起着举足轻重的作用。线路养护的安全压力不断增强,施工任务量也在逐年增加。但面临逐年提高的桥隧比中,隧道内施工作业难题一直难以解决,增加隧道通风装置效果难以评估,制约隧道内病害的检修及维护,严重危害隧道内铁路运维安全,针对性的仿真模拟隧道内流场情况对指导后期工作具有十分重要意义。

交叉隧洞施工通风流场特性研究

施工通风贯穿交叉隧洞施工全过程,是确保施工进度、保障工程安全的关键。针对现有通风方案设计主要依靠经验,缺乏相应的理论支持,常常造成资源浪费等问题,构建交叉隧洞的3维模型,采用基于流体力学理论的数值计算方法模拟交叉隧洞通风流场,通过对隧洞中通风流量占比、风速大小分布的比对,可定量分析交叉角度、施工顺序、串联风机位置等因素对通风流场的影响特性,并提出减小交叉角度、协调施工进度、合理安置串联风机等改善不同情况下通风效果的合理建议。为交叉洞施工通风方案的优化设计提供参考。

矿井主扇扩散器通风流场数值模拟研究及其应用

矿井主扇扩散器是用来降低出口速压以提高风机静压而回收风机出口动能的装置.根据流体动力学理论,就60°倾斜扩散器和流线型扩散器流场问题,建立了扩散器内风流流动的紊流k ε数学模型,分析了计算边界条件,并应用计算流体动力学(CFD)的方法模拟了60°倾斜扩散器和流线型扩散器的风流流场,其模拟结果得到了实际验证,流线型扩散器比60°倾斜扩散器节能,对研究扩散器的最优设计参数及通风节能有较大的指导作用.图5,参5.

机掘工作面旋转屏蔽射流通风流场特性数值分析

为了改善机掘工作面作业环境,满足生产安全的要求,根据现场实际情况,建立了掘进工作巷道风流流场数学模型,利用Fluent软件对旋转屏蔽射流通风流场特性进行了初步的数值模拟研究,从速度矢量和压力流场方面分析了不同喷射倾角和吹吸流量比对风流流场的影响,研究结果表明,当倾角α=75°,吹吸流量比在β=0.8～1.2范围内,该旋转风流流场控尘效果较好.研究结果能为煤矿掘进工作面通风参数的选择和优化提供理论依据,具有一定的理论研究价值和现场指导意义。

受限射流结构参数对通风流场影响的数值模拟

采用流体力学软件对掘进巷道工作面的通风流场进行了模拟研究,分析了风筒出口位置、出口风速、风筒出口距工作面距离和掘进巷道断面宽高比等掘进巷道受限射流结构参数对流场的影响。结果表明:风筒出口位于掘进巷道顶角利于增大射流的有效射程;在相同的风筒出口直径下,风筒出口风速对掘进巷道受限贴附风流中心轴线速度变化的影响不大;在风流有效射程范围内,风筒出口距掘进巷道迎头端面的距离对流场的影响不大;掘进巷道断面宽高比越大,对射流的贴附效应越好。

参数多项式法在矿井主扇扩散器通风流场中的应用

矿井主扇扩散器的作用是将扇风机出口的速压大部分转变为静压,以减少扇风机出口的速压损失,提高扇风机的静压.研究扩散器的流场,对扩散器设计参数及通风节能有较大的指导作用.作者利用流体动力学理论,就扩散器流场问题,建立了风流流动的数学模型,给出了计算所需的边界条件,并应用参数多项式方法模拟出了扩散器的风流流场.

兴隆坪隧道施工通风流场及天然气瓦斯分布规律研究

以成都至贵阳高铁兴隆坪天然气高瓦斯隧道压入式通风设计为案例,运用离散化的数学方法模拟、分析流体流动和热交换理论,对隧道开挖进行了通风数值模拟,研究通风状态下瓦斯的分布及运动规律,并对比研究压入式通风不同时间段洞内不同位置的天然气瓦斯浓度、压力、逸散速度的变化情况,数值模拟分析表明:在压入式通风条件下,隧道内还存在部分区域瓦斯浓度值偏高的情况。为防止瓦斯积聚并为使整个隧道瓦斯浓度值保持在允许范围内,在施工过程中需增设通风竖井并配合局扇作为补充措施,以确保施工安全。

煤矿独头巷道掘进过程通风流场数值分析

在煤矿独头巷道掘进过程中,当巷道掘进迎头与联络巷道间距离过大时,自然通风已经不能满足安全生产的需要,需要采取强制通风,巷道内通风过程中的流场分布极其重要,而计算机技术的发展也使通风流场分析成为可能。通过应用商用软件CFX求解三维N-S方程对独头巷道内的流场进行数值模拟,为掘进巷道通风参数的选择与优化提供参考。

基于NKS算法的室内通风流场直接数值模拟研究

为精确模拟室内通风流场,研究了一种基于Newton-Krylov-Schwarz(NKS)并行算法的室内通风流场直接数值模拟方法,该方法首先通过有限元算法对流体控制方程在空间上进行离散,再使用全隐格式在时间上进行离散,最后使用NKS算法求解离散所得代数系统进行室内通风流场数值模拟。在天河二号超级计算机上进行数值模拟实验,并与CFX系统模拟结果进行对比。实验证明,采用的方法数值模拟结果更准确。此外,并行效率测试结果显示,当使用2048个处理器求解网格单元超两千万的大规模问题时,仍然具有超过75%的并行效率,说明NKS算法具有高可扩展性,适合大规模问题的模拟。

特长瓦斯隧道多作业面施工通风流场研究

针对特长瓦斯隧道多工作面施工通风流场问题,以阳宗隧道为依托工程,采用数值模拟软件Fluent对隧道左右洞、横通道及平导处通风流场及瓦斯运移规律进行分析,并结合现场实测数据进行验证。结果表明:通风流场在通风10 min后处于稳定状态,稳定流场状态下的隧道右洞通风流场分为冲击射流区、涡流区及回流区,而由于隧道左洞风筒距离隧道壁面相对较远,在风筒近壁面侧也会形成涡流区,施工过程中,风筒应紧贴隧道壁面;稳定后的隧道内左右洞、横通道及平导处风速均大于0.5 m/s,满足隧道现场施工要求;通风初期,瓦斯主要集中在掌子面区域,掌子面处风筒对侧拱顶瓦斯浓度明显高于其他区域;隧道左右洞掌子面处瓦斯浓度变化趋势为先缓慢上升,而后骤降,掌子面区域瓦斯浓度变化主要求取决于掌子面瓦斯浓度涌出强度。

PCTC船货舱通风系统三种设计方案对比

PCTC船货舱通风系统的排风方式分成完全自然排风、部分自然排风、完全机械排风,以某PCTC船的一层货舱为例,对比发现,完全自然排风的能耗最小,通风流场较好,但风道占用空间最大;完全机械排风的风道占用空间最小,通风流场最优,但能耗最大;部分自然排风的通风流场相对较差,能耗和风道占用空间位于其他两方案之间。建议PCTC船高层货舱采用完全自然排风,中层货舱采用部分自然排风和底层货舱采用完全机械排风的组合方案。

大倾角综放工作面风流场及粉尘场的数值模拟

基于气固两相流动理论,结合大倾角综放工作面的实际特点,建立了大倾角综放工作面仿真模型。以采煤机割煤过程中的粉尘运动为研究对象,利用Fluent软件解算得到风流场、速度场和粉尘浓度场模拟结果:大倾角综放工作面倾角大,风流紊乱,风速较大,粉尘所受到的空气浮力大于粉尘自身重力,在采煤工作面漂移的时间延长,大量粉尘会随工作面主导风流向下风侧扩散,且其扩散的距离和对下风侧的影响范围大于近水平煤层或缓倾斜煤层。

综掘面粉尘场数值模拟及除尘系统研制与实践

为了解决矿井综掘工作面高浓度粉尘问题,结合矿井综掘工作面产尘特点,在对综掘工作面通风系统进行流场分析后,利用FLUENT软件,对综掘工作面粉尘场进行数值模拟,并分析了粉尘浓度分布规律,依据湿式振旋除尘原理,设计了综掘工作面附壁风筒封闭式除尘系统,并在枣庄矿业集团高庄煤矿3上1101轨道巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,矿井综掘工作面的全尘和呼尘的平均降尘率为93.0%和92.3%,取得了理想的降尘效果。

大型地下洞室群施工通风的三维数值模拟

大型地下洞室群的施工通风问题是保证安全、加快施工进度的关键。传统的施工通风设计无法掌控真实通风效果,导致资源浪费。基于流体力学理论的地下洞室群施工通风三维数值模拟,能定量分析大型洞室、关键节点或通风洞(井)等的通风效果,为通风方案的设计和优化提供依据。

泸定水电站大型长廊式调压井施工通风方案优化

泸定水电站大型长廊式调压井规模庞大、结构复杂、施工通风散烟难度大,传统的施工通风设计无法掌控真实通风效果,可能导致通风效果差、资源浪费。采用基于流体力学的三维数值模拟,研究其在不同通风方式下的通风流场形态,定量分析布帘设置、负压风机设置和最佳数量、完全负压风机方案等对改善其施工通风散烟效果的作用,为通风方案的优化设计提供理论依据和技术支持。

掘进巷道壁面粗糙度对受限贴附紊动射流的影响

由于巷道壁面粗糙度对贴附紊动射流起始段与主体段有较大影响,根据贴附射流理论,通过FLUENT软件数值模拟,分析在巷道壁面粗糙度厚度不同及粗糙度不均匀的情况下,贴附紊动射流运动特征及对掘进巷道内通风流场的影响。结果表明:巷道壁面粗糙度厚度对受限贴附紊动射流的起始段影响较小,对主体段影响较大,随着粗糙度厚度增大,主体段的轴心速度减小越快,低风速区厚度增大,在回流区易形成涡流区;随着粗糙度不均匀性增加,巷道内涡流区增大。数值模拟结果与理论分析结果相符,为研究掘进巷道风流传递过程、粉尘与瓦斯运移规律等提供了理论基础。

超大直径泥水盾构隧道施工通风设计方案研究

以某大直径泥水盾构隧道施工通风方案设计为例,采用ANSYS Fluent计算流体力学软件仿真分析隧道施工通风效果,通过实地测量验证了数值仿真模型计算结果的准确性,总结了通风状态下流场分布及风流运动规律,并对比研究风管出口风速、风管直径、风管出口位置3种通风参数对隧道通风的影响,提出了通风参数的优化方案。结果表明:隧道通风流场的风速分布呈现回风侧风速整体大于进风侧风速、隧道上部风速整体低于下部风速的特点;增大风管出口风速对改善隧道施工通风效果最为显著;采用优化方案后的隧道中心平均风速可提高约59.3%,各工作区域空气流速均达到0.15 m/s以上的施工通风标准,可经济高效地改善隧道盾构段工作区域通风效果。