【摘 要】
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将巷道转弯、存在障碍物、突扩、突缩、分岔、汇合、存在风窗等导致巷道断面形式发生变化的情形称为巷道断面几何特征突变。矿井风流流经巷道断面几何特征突变地点会产生局部阻力,而局部阻力的大小与其流场结构及特征有关,流场的结构不仅仅影响着局部阻力大小,又影响着局部阻力测试,局部阻力测试测点位置的确定及测试方法的选择是准确测定局部阻力的关键。为了能够确定局部阻力测试的合理位置,本文通过PIV实验对不同拐弯角度
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将巷道转弯、存在障碍物、突扩、突缩、分岔、汇合、存在风窗等导致巷道断面形式发生变化的情形称为巷道断面几何特征突变。矿井风流流经巷道断面几何特征突变地点会产生局部阻力,而局部阻力的大小与其流场结构及特征有关,流场的结构不仅仅影响着局部阻力大小,又影响着局部阻力测试,局部阻力测试测点位置的确定及测试方法的选择是准确测定局部阻力的关键。为了能够确定局部阻力测试的合理位置,本文通过PIV实验对不同拐弯角度巷道及障碍物巷道内流场进行了测试,找出不同情况下形成的涡流区长度并确定其边界位置。粒子图像测试技术是一项非接触式流体测试技术,具有测试范围广、测量精度高等特点,近年来,被应用于矿井湍流的实验测试研究中。本文采用粒子图像测试技术对巷道转弯、存在障碍物、巷道突扩等三种典型的巷道断面几何特征突变地点的巷道流场特征进行测试,分别测试了矩形均直巷道内不同障碍物阻塞比下的障碍物流场、突扩巷道流场以及不同巷道转弯角度(90°、120°、135°)及不同风速下的转弯巷道流场。实验测试结果表明:矩形均直巷道内存在障碍物时,巷道内阻塞比为0.25时,涡流区长度是巷道断面高度的1.7倍;巷道阻塞比为0.5时,涡流区长度是巷道断面高度的3.38倍;巷道阻塞比为0.75时,涡流区长度是巷道断面高度的3.9倍。综上可知不同阻塞比条件下形成的涡流区的长度也不同,巷道内阻塞比越大涡流区的长度随着增大,与巷道断面高度比值也不断变大;巷道在断面发生突变后,在左上角和左下角处会形成两个大小形状均不同的涡流区,风流在巷道截面发生突变前速度流线基本呈平滑趋势,但是风流在流经突扩巷道后流线开始变的比较紊乱,突扩巷道模型内涡流区长度约为690mm,其长度是突扩后断面高度的3.45倍;突扩后巷道内风速分布先由“∩”型分布过渡到“Ω”型分布而后又回归到“∩”型分布。对转弯角度为90°、120°及135°模型巷道进行PIV测试发现,风流在流经转弯前模型巷道时,流场的结构比较稳定,流线相对平滑,在巷道转弯的左上角位置和转弯后靠近下壁面附近都会形成大小不同的涡流区,并且在转弯巷道的左上角处形成的涡流区会随着转弯角度的增大而增大,而转弯之后所形成的涡流区则是随着转弯角度的减小而减小,涡流区的长度也随转弯角度的增大而逐渐减小。该论文有图38幅,表2个,参考文献70篇。
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