[发明专利]矿井外因火灾的数值模拟方法在审
申请号: | 201811374793.8 | 申请日: | 2018-11-19 |
公开(公告)号: | CN109508501A | 公开(公告)日: | 2019-03-22 |
发明(设计)人: | 邢震 | 申请(专利权)人: | 天地(常州)自动化股份有限公司;中煤科工集团常州研究院有限公司 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50;G06Q50/26 |
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地址: | 213000 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 数值模拟 火灾 矿井 初始条件 边界条件设置 恶性事故 矿井火灾 输出参数 瓦斯爆炸 火源 网格 燃烧 研究 | ||
1.一种矿井外因火灾的数值模拟方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)模型的建立:设置模型巷道的几何尺寸,巷道断面设置为矩形;
(2)网格的划分:划分计算域不同尺度的网格,检验计算结果对网格的依赖性;
(3)火源燃烧模型的确定:采用FDS的/RAMP..命令对试验中火源热释放速率的发展曲线进行逼近,采用单位面积的热释放速率参数/HRRPUA.,命令输入火源热释放速率的最大稳定值;
(4)初始条件设置:假定在初始时刻(t=0)巷道内各处:初始压力为1.01325×105Pa,x,y,z方向的初始速度均为0,初始温度为20℃,重力加速度为-9.81m/s2;
(5)边界条件设置:设置巷道入口条件、巷道出口条件及巷道壁面条件;
(6)输出参数的确定:确定不同位置、不同工况下发生火灾时的烟气浓度、温度的分布及能见度。
2.根据权利要求1所述的矿井外因火灾的数值模拟方法,其特征在于:步骤(1)中,设置模型巷道的几何尺寸为200m×4m×4m。
3.根据权利要求1所述的矿井外因火灾的数值模拟方法,其特征在于:步骤(2)中,划分为3中不同尺度的网格,方案A:550×24×20;网格个数:26.4万,方案B:275×12×10;网格个数:13.2万,方案C:275×24×20;网格个数:3.3万。
4.根据权利要求1所述的矿井外因火灾的数值模拟方法,其特征在于:步骤(5)中,设置巷道入口条件包括:
设置入口处风流速度(u.v,w),取值为(1.2~1.8m/s,0,0),温度T=20℃;
设置巷道出口条件包括:
设置摩擦阻力:
巷道为锚杆支护,得巷道摩擦阻力系数α×104的取值范围为:78.4~186.2Ns,因此可取α×104=100Ns,
轨道巷的摩擦阻力为:
设置局部阻力:巷道的局部阻力取0.2~0.5倍摩擦阻力;
设置巷道壁面条件包括:
壁面材料:
设为钢筋混凝土层,厚度为800mm,钢筋混凝土层外部是岩石层,为恒温条件,温度为20℃,在墙壁上的切向速度为零;
温度与焓:
在墙上热传导是热交换方式,假定壁面外温度为定值,通过壁面的传热系数为1.16w/m2·K;
化学组分:
某组分在墙上的浓度取决于质量和化学成分的渗透介质渗透速度,烟雾扩散系数为零;
湍流参数:
对于湍流动能K和组分C,采用在壁面处扩散通量为0的边界条件为:
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