支護(hù)結(jié)構(gòu)與輸送機(jī)布設(shè)巷道斷面風(fēng)速分布特征的風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、研究巷道的風(fēng)速分布規(guī)律對(duì)于研究諸如巷道巖壁的放熱規(guī)律、巷道粉塵的沉降規(guī)律、煤礦巷道瓦斯在多場(chǎng)耦合作用下的運(yùn)移規(guī)律、瓦斯?jié)舛冗吔鐚拥臏y(cè)定及多相流耦合特性等研究課題都有著重要的意義與價(jià)值。前蘇聯(lián)礦井通風(fēng)學(xué)家B·H沃羅寧及我國(guó)的王英敏、暨朝頌等學(xué)者對(duì)巷道橫截面的風(fēng)速分布規(guī)律研究做了開拓性的工作，為后人提供了極為重要的理論指導(dǎo)與研究方法方面的參考，但是巷道的截面形狀和支護(hù)方式多樣，巷道壁面的粗糙度很大，在煤礦巷道中經(jīng)常布設(shè)各種設(shè)備和設(shè)施，如常見

2、的膠帶運(yùn)輸機(jī)、礦車等，因此，上述學(xué)者研究所得出的風(fēng)速分布函數(shù)且不論在理論上是否正確，單純就工程應(yīng)用而言，這些風(fēng)速分布函數(shù)應(yīng)用于多種截面形狀和支護(hù)方式的巷道中時(shí)存在一定程度的局限性。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些研究人員利用新興的計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)巷道風(fēng)速分布規(guī)律進(jìn)行了研究，計(jì)算流體力學(xué)方法在風(fēng)速分布規(guī)律的研究上是一種有巨大潛力的新手段。為了獲得一手?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)利用太原理工大學(xué)的“地下工程模擬風(fēng)洞”并制作比例模型進(jìn)行相似模擬試驗(yàn)，并且進(jìn)

3、行了相應(yīng)的數(shù)值模擬試驗(yàn)，我們掌握了應(yīng)用風(fēng)洞試驗(yàn)探索井下巷道流場(chǎng)特性這一較為新穎的研究方法。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們得出錨桿、工字鋼、砌碹支護(hù)矩形巷道的風(fēng)速分布具有左右對(duì)稱的特征，并且測(cè)定了這三種支護(hù)方式下巷道斷面最大風(fēng)速點(diǎn)的位置，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)擬合后得出在巷道模型橫縱對(duì)稱軸及兩條對(duì)角線位置上的風(fēng)速分布符合對(duì)數(shù)函數(shù)形式。本相似模擬試驗(yàn)為瓦斯動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究工作提供了多種支護(hù)方式下巷道斷面風(fēng)速分布特征這一試驗(yàn)參考，同時(shí)也為后續(xù)