掘进工作面围岩温度场无因次分析与降温策略

"掘进工作面围岩温度场的无因次分析" 文章主要探讨了在矿井掘进工作面的高温环境下，如何科学预测和控制气候条件，以确保作业安全和效率。研究的核心是对掘进工作面围岩的温度场进行深入分析。作者通过建立动态坐标下的围岩温度场数学模型，考虑了掘进工作面持续移动的影响。这种模型的无因次化处理使得研究更具普遍性和适用性。 无因次分析是工程科学中常用的一种简化复杂问题的方法，它通过将物理量转换为无单位的比例常数，以便在不同的尺度下比较和理解现象。在本文中，毕渥数(Bi)和贝克莱数(Pe)是两个关键的无因次参数，分别代表热传导和对流换热的相对重要性。毕渥数衡量的是固体壁面的热阻与对流传热的相对大小，而贝克莱数则反映了流动速度与扩散速率的关系。 作者采用有限体积法对建立的数学模型进行离散化处理，进而编写了解算程序，以模拟和分析温度场的变化。以一个无因次长度为25的掘进工作面为例，他们计算了当Bi和Pe均为1时的围岩无因次温度分布，并进一步研究了不同条件下迎头周边巷道的不稳定换热准数分布。通过大量计算，他们发现不稳定换热准数随着Bi和Pe的增加而增加。 这一发现对于实际应用具有重要意义，因为不稳定换热准数是预测工作面风温和计算所需冷却量的关键参数。通过查图法，工作人员可以根据工作面的具体条件快速确定这个参数，从而更准确地预估工作环境的温度变化，制定有效的降温措施，保障矿工的安全和健康。 这项研究为矿井掘进工作面的气候控制提供了理论依据，有助于优化通风和空调策略，降低事故风险，提高生产效率。其成果对矿井工程领域的行业研究具有深远的影响，推动了矿井环境控制技术的发展。