通过对目前袋式除尘器的调研与分析,将除尘器结构进行重新设计,采用上进风顺流横插扁袋的内部结构。利用流体动力学软件Fluent,在不同入口速度条件下,通过滤袋间隙速度的测定以及引入气流均匀性分布评价的RMS标准,得出了在速度为9 m/s时具有较优的气流分布和合理的滤袋间隙速度。另外,并在此入口速度基础上分析了滤袋区域流量分配系数,结果表明B区域滤袋处理气流量较多。

为了研究低压缸内部的流场变化对装置激发压力冲击性能的影响,分别建立触发弹簧工作下3个不同开度的低压缸模型,结合实验所得的初始条件和边界条件,采用Fluent动网格技术,对冲击过程中低压缸内部流场进行动态数值模拟,得到了低压缸内部流场的流动规律,为低压缸的流场分布及变化规律的分析提供了理论基础,为水锤装置的结构改进和性能优化提供技术支持。

袋式除尘器内部有着复杂的湍流流场,形成的漩涡回流易造成尾部滤袋磨损和破坏。针对这一问题,利用CFD软件对袋式除尘器内部湍流流场分布进行了数值模拟。通过设置入口速度等边界条件,采用k-ε湍流模型模拟气相流动,分析了袋式除尘器内部各处速度流场、气体流场轨迹的情况,为袋式除尘器的改进和设计提供了理论依据。

基于流体动力学理论,建立了回风隅角的紊流k-ε数学模型,分析了计算边界条件;并结合采煤工作面实例,应用Fluent6.0计算流体动力学软件模拟了工作面隅角的通风流场,得出了隅角有限空间内典型截面的流动规律。模拟计算结果表明,在回风隅角处风流速度很低,靠近采空区内部甚至更低,从而使采空区涌出的瓦斯不易扩散,而造成回风隅角附近瓦斯的积聚。该模拟结果为研究隅角瓦斯运移规律及解决回风隅角瓦斯积聚问题等提供了理论基础。

为了研究采空区内瓦斯运移规律及浓度分布情况,利用Gambit软件建立采空区瓦斯流场三维网格,采用Fluent数值模拟软件对义煤集团新安煤矿14211沿空留巷综放工作面的瓦斯流场进行数值模拟,分析了上隅角瓦斯抽放的效果及其对采空区瓦斯分布的影响特征,得到了采空区沿工作面走向、倾向和竖向3个不同方向上瓦斯浓度的分布规律。研究表明,上隅角采空区用13 kPa的负压进行铺管抽放,采空区内最高瓦斯浓度下降了50%,可以有效解决上隅角瓦斯超限问题;由于瓦斯上浮,在采空区高度方向上存在高瓦斯区域,有必要采取高抽措施。

为了找出Y型通风工作面采空区中瓦斯流场的分布规律,为采空区瓦斯治理提供理论依据,应用流体力学模拟软件Fluent对两进一回Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,得到采空区瓦斯流动及浓度分布规律为:沿走向向采空区深部瓦斯浓度逐渐增大,沿倾向从下向上瓦斯浓度逐渐增大,沿空留巷的末端是能位的最低点,漏风向沿空留巷末端方向流动,可以解决上隅角瓦斯积聚问题。

为了对比分析U型通风与J型通风采空区流场运移规律,建立了U型通风与J型通风采空区二维模型,用Fluent软件对其流场进行了模拟。结果表明:无论U型通风还是J型通风,沿采空区走向瓦斯浓度都逐渐增大,但U型通风采空区深部瓦斯浓度(高于80%)要远高于J型通风采空区深部瓦斯浓度(10%左右);J型通风条件下漏风风流携带瓦斯向采空区深部运移,工作面上隅角瓦斯浓度较低,仅为0.1%~0.2%,而U型通风部分漏风风流经采空区后又携带瓦斯进入工作面,上隅角瓦斯浓度达到1%~5%;J型通风相比U型通风能较好解决上隅角瓦斯积聚问题。

两相流场数值模拟研究，董勇，李文英，本文参照油水分离用动态和静态水力旋流器分离原理和结构特征，通过改变底流和溢流口的大小，设计出适合固液两相流分离的动态旋流

为了更好地处理瓦斯渗流中的吸附-解吸问题和复杂边界条件,Lattice Boltzmann方法(LBM)被引入到瓦斯渗流模拟研究中。给出了考虑Klinkenberg效应和吸附-解吸特性的LBM瓦斯渗流方程和建模方法,得到了2种因素对渗流的影响,模拟研究获得了煤体中瓦斯压力在时间上的演化和空间上的分布规律、不同裂隙分布对瓦斯流动的影响,对比分析了抽放压力及抽放孔布置对瓦斯抽放效果的影响等,并初步探索了煤体细观结构图像处理与LBM相结合的瓦斯渗流模拟研究新思路。

为揭示天然气水合物试采工程中储层物理参数演化规律,建立了耦合化学分解和气、水两相渗流物理场的数学模型,并采用有限单元法进行求解,对不同降压幅度、初始绝对渗透率和含水饱和度等影响下的储层物理参数的时空演化规律进行研究。结果表明:井筒开始降压后,井周迅速形成压降漏斗,压降辐射范围随时间逐渐增大,且水合物分解范围和压降范围呈现明显的一致性;井筒降压后短时间内产气速率达到峰值,该峰值随降压幅度和初始绝对渗透率的增大而增大,随初始含水饱和度的增大而减小;水合物分解速率和渗透率增大速率与降压幅度和初始绝对渗透率成正相关,与初始含水饱和度成负相关。