[发明专利]一种综放工作面粉尘运动轨迹的数值模拟方法

摘要

本发明属于生产领域工作面粉尘运动轨迹研究技术领域，涉及一种综放工作面粉尘运动轨迹的数值模拟方法，首先根据流体力学中粘性底层区速度分布规律和尼古拉兹实验经验公式，推导出综放工作面粘性底层区速度分布公式；其次根据综放工作面入口断面风流的平均速度值判断风流流态，根据不同流态采用C语言编写综放工作面入口断面风速自定义函数；最后将综放工作面入口断面风速自定义函数在FLUENT软件中解释，并设置成综放工作面入口断面风速的边界条件；将EDEM软件与FLUENT软件相互耦合，导出粉尘颗粒坐标数据以得到不同粒径粉尘运动轨迹的拟合函数，从而模拟得出综放工作面不同粒径粉尘的运动轨迹；该方法实现简便，原理可靠，设计科学，数据精确。

主权项

一种综放工作面粉尘运动轨迹的数值模拟方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)根据流体力学粘性底层区流动规律和尼姑拉兹实验经验公式，结合综放工作面的中心点，推导得出综放工作面入口断面粘性底层区风速计算公式为：$v_x=\stackrel{\‾}{v}\sqrt{2(1-\frac{r}{r_0})}$其中，v_x为综放工作面入口断面粘性底层区风速，v_x≥0，单位m/s；为综放工作面入口断面平均风速，单位m/s；r为综放工作面入口断面粘性底层区任意点(A)到综放工作面中心点的距离，单位m；r₀为综放工作面中心点到工作面边界的垂直距离且经过综放工作面入口断面粘性底层区任意点(A)，r₀≥r，单位m；(2)根据综放工作面入口断面风流的平均速度值计算得出雷诺数，以判断风流流态：①若雷诺数小于2000则为层流流动，根据综放工作面入口断面粘性底层区的风速公式：采用常规的计算机C语言编写综放工作面入口断面风速自定义函数；②若雷诺数大于2000则为紊流流动，综合综放工作面入口断面粘性底层区的风速公式：和非圆形工作面紊流区风速分布公式：$v_x=\stackrel{\‾}{v}[1+3.17\sqrt{\mathrm{\α}}+2.28\sqrt{\mathrm{\α}}\ln (1-\frac{r}{r_0})]$其中，v_x为综放工作面紊流区风速，v_x＞0，单位m/s；为综放工作面入口断面平均风速，单位m/s；r为综放工作面紊流区任意点(A)到综放工作面中心点的距离，单位m；r₀为综放工作面中心点到工作面边界的垂直距离且经过综放工作面紊流区任意点(A)，r₀＞r，单位m；采用常规的计算机C语言编写综放工作面入口断面风速自定义函数；(3)将综放工作面入口断面风速自定义函数在常规流体分析软件FLUENT中进行解释，并设置成综放工作面入口断面风速的边界条件；然后将常规的颗粒分析软件EDEM与流体分析软件FLUENT相互耦合，并导出粉尘颗粒坐标数据以得到不同粒径粉尘运动轨迹的拟合函数，模拟得出综放工作面不同粒径粉尘的运动轨迹。