抽出式通风风速分布对除尘影响的数值模拟

抽出式通风是一种重要的矿井通风方式，它确保工作区域持续处于新鲜风流环境，有利于员工健康。本文主要针对抽出式通风在煤矿巷道中的风速分布进行数值模拟研究，重点关注风量和风筒直径对风速的影响，以及这些因素在无效区、抽尘区和阻尘区的具体作用。 研究中，作者利用Standard k-ε计算模型对一个简化物理模型进行建模，模型基于半圆拱形巷道，尺寸设定为总高度3.2米，宽度3.6米，长度20米。巷道断面面积为11平方米，周长11.6米。风筒被简化为圆柱体，放置于距离底板1.5米，侧巷道壁面0.5米的位置，吸程Le取值为1.5S，这与之前的理论研究相符，如暨朝松、陆愈实和沃罗宁等人的工作。 数值模拟采用了六面体网格为主，局部区域辅以四面体网格，网格划分精细，最大边长为100毫米，最小边长4毫米，保证了网格质量的均匀性。在确定边界条件时，引用了水力直径（dH）和湍流强度（I）的计算公式，分别考虑了过流断面面积S和巷道周长U对风速分布的影响。 研究发现，抽出式通风除尘的吸程选择对于风速分布有显著影响，建议吸程应小于4米，而风筒直径并不是主要影响因素。风量则是决定抽尘区和阻尘区巷道断面平均风速的关键，风量的大小直接影响这两个区域的风速大小，而对无效区的影响则相对较小，可以忽略不计。这是因为无效区通常指的是风速较小或者风向变化较大的区域，实验测量难度较大。 此外，文章指出，尽管已有学者对抽出式通风的粉尘运移规律进行了研究，但大部分忽略了风速分布规律的探讨，尤其是风筒抽风口前区域的风速分布，这是理解粉尘运移规律的重要部分。通过数值模拟，可以弥补实验测量的不足，更深入地揭示风速分布对粉尘控制的内在联系。 总结来说，本文通过数值模拟技术，揭示了抽出式通风中风量和风筒直径对风速分布的影响，并强调了精确测量风速分布尤其是关键区域的重要性，这对于优化巷道设计，提升粉尘治理效果具有实际意义。