礦井火災(zāi)煙氣流動(dòng)及溫度分布規(guī)律數(shù)值模擬研究

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1、聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：斐玄整日期：翌堡!厶：f關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明本人完全了解太原理工大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件：②學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；③學(xué)校可允許學(xué)位論文被查閱或借閱；④學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；

2、⑤學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容(保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)。簽名：矍蜜基日期：：塑屋!笪12導(dǎo)師簽名：太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文礦井火災(zāi)煙氣流動(dòng)及溫度分布規(guī)律數(shù)值模擬研究摘要IIIIPIIllllllllllllllIHIPllllrlIJIIIIIY2395358礦井火災(zāi)不僅破壞井下設(shè)備和燒毀封堵大量的煤炭資源，而且火災(zāi)時(shí)期產(chǎn)生的大量煙氣污染污染物的擴(kuò)散蔓延，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流溫度快速升高，甚至在局部巷道內(nèi)產(chǎn)生火風(fēng)壓，出現(xiàn)煙流逆退現(xiàn)象，造成風(fēng)流回流和紊亂，擴(kuò)大井內(nèi)受災(zāi)面積，加大火災(zāi)損失。如果礦井的防滅火措施不足，有可能引起瓦斯爆炸事故，造成更嚴(yán)重的損

3、失，井下高溫，有毒的環(huán)境嚴(yán)重威脅著井下工作人員的生命安全。迅速準(zhǔn)確地掌握礦井時(shí)期壓力、溫度及污染物的分布規(guī)律，及時(shí)實(shí)施正確的防避災(zāi)方法能大幅度的降低火災(zāi)所造成的傷亡和資源損失，并正確引導(dǎo)人員避災(zāi)逃生，對(duì)降低火災(zāi)所造成的大量人員傷亡、控制火勢(shì)快速發(fā)展等有非常重要的意義。歷年來實(shí)驗(yàn)跟數(shù)值模擬是研究火災(zāi)的主要途徑，模擬研究具有耗資少，時(shí)間短，可以重復(fù)研究的優(yōu)點(diǎn)，尤其是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在火災(zāi)科學(xué)研究領(lǐng)域CFD(計(jì)算流體力學(xué)、)軟件受到很大關(guān)注。目前常用的CFD軟件有FLUENT、PHOENICS、STAR．CD、FDS等。其中FLUENT具

4、有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強(qiáng)大的前后處理功能，涉及流體、輻射換熱及燃燒等多種工程問題，目前廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)中。因?yàn)榈V井火災(zāi)造成的最大危害主要是有毒有害氣體及對(duì)巷道風(fēng)流造成的紊亂，所以本文主要模擬火災(zāi)時(shí)期巷道溫度分布、煙氣中有毒有害成分分布、對(duì)流換熱過程。本文以分析火災(zāi)燃燒特性與火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流紊亂逆流的原因?yàn)榛A(chǔ)，建立了礦井典型場景火災(zāi)燃燒的數(shù)學(xué)及物理模型，應(yīng)用FLUENT數(shù)值模擬技術(shù)，研究礦井典型場景火災(zāi)煙氣流動(dòng)及溫度分布規(guī)律。首先，建立了水平單巷物理模型、水平工作面物理模型，在不影響火災(zāi)?！砉ご髮W(xué)碩士研究生學(xué)位論文擬的基礎(chǔ)上，復(fù)雜問題簡單化，運(yùn)用fluent的

5、建模軟件Gambit建立所研究問題的物理模型，采用RNGk-￡兩方程湍流模型、Pl輻射模型、能量方程、組分輸運(yùn)模型及PDF燃燒模型在fluent中解算，得到以C02所表示的煙氣分布、巷道截面的溫度分布、及輻射換熱對(duì)巷道的影響范圍、不同風(fēng)速條件下火勢(shì)的發(fā)展范圍。利用FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬得出了入口風(fēng)速對(duì)火源蔓延的影響，燃料流量對(duì)火源蔓延的影響，火源燃燒隨時(shí)間的變化規(guī)律及煙氣蔓延特點(diǎn)，得出了要控制巷道煙氣回流可以采取增加縱向通風(fēng)速度，但是也加快了煙氣向巷道下游蔓延的速度，因此合理的縱向風(fēng)速，對(duì)巷道火災(zāi)時(shí)期滅火救災(zāi)及人員逃生，會(huì)有重要作用。關(guān)鍵詞：礦井火災(zāi)，數(shù)值模擬，F(xiàn)luent，溫

6、度，煙流控制太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文THENUMElUCALMODELSRESEARCHONMINEFIRESMOKEFLOWANDREGULAIUTIESOFTEMPERATUREDISTRIBUTIONABSTRACTMinefirenotonlydes仃oyedtheequipmentandburnedupSOmanycoalresources，butalsoproducedalotofsmokepollutionintheeventoffirespreadingwhichwillleadtothewindspeedtemperaturegoesupquicklyin

7、thewholemineventilation，eveninsomeroadwayleadtothewindburn，appearthesmokeflowinverseretreatphenomenonthatcausewindspeedrefluxanddisorder,expandtheaffectedarea，increasethefiredamage．Ifminefirepreventionmeasuresareinadequate，itmaycauseagasexplo