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.pdf

1、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

2、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

3、等。其中FLUENT具有豐富的物理模型、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

4、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)模擬的基礎(chǔ)上，復(fù)雜問題簡單化，運(yùn)用fluent的建模軟件Gambit建立所研究問題的物理模型，采用RNG k-ε兩方程湍流模型、P1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CO2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)速條件下火勢的發(fā)展范圍。利用FLUENT進(jìn)行數(shù)值模