【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下流体力学，尤其涉及一种综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法。
技术介绍
1、近年来，随着煤矿开采强度的不断增加且回采工艺机械化与自动化程度日益进步，随之矿井自然灾害等问题亦愈发突出，尤其表现在井底作业现场的煤尘污染问题。据现场实测，在未采取任何防尘措施的情况下，综掘面截割粉尘浓度一般可达2000-4000mg/m3，作业的瞬时产尘浓度可高达6000mg/m3，严重超出《煤矿安全规程》相关规定。矿工长期暴露于高浓度粉尘污染的作业环境中，可致使其肺组织发生纤维性病变，即我们所熟知的尘肺病。
2、目前已有的数值模拟类相关研究一般是针对采煤作业中粉尘随风流的分布和污染情况。对比综掘工作面特殊防尘设备布设下的除尘效果优劣的研究还较为匮乏。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了综掘面防尘设备布置下数值模拟方法，尤其涉及一种综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法。为解决上述问题，本专利技术方案包括以下步骤：
2、步骤一、利用solidworks软件建立等比例几何模型，该模型根据需求绘制，几何模型由工作面作业空间、液压支架、采煤机、刮板输送机组成。作业空间长宽高分别为：50m×5m×3.5m；
3、步骤二、将文件导入mesh中，通过网格的曲率尺寸以及相邻网格之间的最小尺寸，使用四面体网格进行网格划分，同时设置4种不同网格尺寸的网格方案，
4、步骤三、在工作面工人作业区域的呼吸带高度等距选取10个测点得到风流速度，将所述风流速度作为网格独立性检验的验证参数；对四种网格方案进行比较，采用计算结果不再发生变化时的网格划分方案作为最终网格方案；
5、步骤四、将最终网格方案导入fluent中，首先调节比例尺，确保物理模型的尺寸大小与实际尺寸一致，检查网格质量；
6、步骤五、在fluent中首先打开稳态环境，开启k-ε模型；
7、步骤六、设置风流初始条件，进行风流的模拟。待计算完成后，导出风流场的data及case文件；
8、步骤六、将导出的风流场data及case文件再次导入fluent，将稳态环境转化为瞬态环境，根据模型方向设置重力加速度；
9、步骤七、开启离散相模型，确定一个喷射点的坐标；
10、步骤八、选择发尘方式和发尘方向，并对质量流量、压力等参数进行设置；
11、步骤九、对dpm壁面条件进行设置，选择escape；
12、步骤十、打开autosave选项卡，结合模拟时间进行自动保存时间间隔的设置；
13、步骤十一、对time step size与numberoftime steps进行设置，保证模拟精度的前提下选择合适的模拟时长；
14、步骤十二、将自动保存的data文件及case文件导入cfd-post中，在cfd-post中对风流迹线图、风流云图、粉尘时空演变图、粉尘浓度分布xy平面图、粉尘浓度分布zx平面图进行分析。
15、本专利技术提供了一种综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，通过k-ε数学模型以及dpm数学模型进行数值模拟。首先，将风流视为连续相，并利用欧拉方法对综掘工作面流体运动进行描述。之后，将粉尘颗粒视为离散相，并利用欧拉-拉格朗日方法建立数学模型，模拟综掘工作面的粉尘扩散过程：本专利技术提供的在综掘工作面的掘进过程中，通过对掘进机进行数值模拟，研究粉尘在风流扰动作用下的扩散情况，为提出更合理的降尘措施提供保障，为粉尘防治和矿山环境保护提供理论指导，具有十分重要的现实意义。
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1.一种综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，所考虑综掘工作面湍流气室控制-干式净化系统下的风载粉尘数值模拟方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(a)中：利用SolidWorks软件建立等比例几何模型，该模型根据需求绘制，几何模型由工作面作业空间、综掘机、干式除尘风机、湍流气室发生器组成，作业空间长宽高分别为：50m×5m×3.5m。
3.根据权利要求1所述综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(b)中：进行不同尺寸大小的网格划分，在模拟计算网格的质量直接决定了数值模拟结果的精度，所述四组网格A、B、C、D的数量分别为2,431,157、2,882,014、3,205,276和3,944,842；所述四组网格类型合理、疏密程度贴切、质量较高，大部分质量处于好和极好之间，完全满足数值模拟的要求，可以开展数值模拟。
4.根据权利要求1所述综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(c)中：每隔5m选择一个采样点；为
5.根据权利要求1所述综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(d)中：
6.根据权利要求1所述湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(e)中：
7.根据权利要求1所述综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(e)中：将自动保存的data文件及case文件导入CFD-Post中，在CFD-Post中对风流迹线图、风流云图、粉尘时空演变图、粉尘浓度分布XY平面图、粉尘浓度分布ZX平面图进行分析。
...【技术特征摘要】
1.一种综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，所考虑综掘工作面湍流气室控制-干式净化系统下的风载粉尘数值模拟方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(a)中：利用solidworks软件建立等比例几何模型，该模型根据需求绘制，几何模型由工作面作业空间、综掘机、干式除尘风机、湍流气室发生器组成，作业空间长宽高分别为：50m×5m×3.5m。
3.根据权利要求1所述综掘面湍流气室控制-干式净化技术下数值模拟方法，其特征在于，步骤(b)中：进行不同尺寸大小的网格划分，在模拟计算网格的质量直接决定了数值模拟结果的精度，所述四组网格a、b、c、d的数量分别为2,431,157、2,882,014、3,205,276和3,944,842；所述四组网格类型合理、疏密程度贴切、质量较高，大部分质量处于好和极好之间，完全满足数值模拟的要求，可以...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟文杰，付伟，付永洁，张振国，宋海洲，徐传亮，刘近国，张成涛，刘渠，孙超，张华声，
申请(专利权)人：兖矿能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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