粉尘是煤矿井下主要自然灾害之一,其不仅影响矿井下的工作环境,且在一定条件下会发生爆炸,严重威胁矿井生产安全和工作人员身心健康。随着矿井机械化水平的不断提高,井下粉尘量也越来越大,一套合理、有效的除尘装置变得极为迫切。本文以超音速气雾化喷头为研究对象,利用工作面管网中的压风和压水,通过喷头形成气雾捕捉粉尘,可以有效的降低煤矿井下粉尘颗粒浓度,净化空气质量,杜绝了粉尘爆炸事故的发生。其主要研究内容如下:1.以二维平面为计算域,不考虑气流压缩性和喷管结构的影响,在不同超音速横风下对液柱一次雾化、液滴二次雾化和激波雾化机理进行数值模拟分析。2.根据对雾化机理和拟一维喷管流动解析解,设计拉瓦尔喷管结构曲线以及三种不同液膜环缝的形状、位置的内喷管,建立超音速气雾化喷头三维模型。3.考虑气流的压缩性,对超音速气雾化喷头内喷管气流加速特性研究,通过数值计算软件Fluent对超音速气雾化喷头二维模型气-液两相雾化和三维模型工.作环境下气雾化流场的模拟验证。根据液柱一次雾化模拟结果,得到液柱横风下雾化粒度状态和穿透深度动态图,并拟合得到横风速度与液柱直径对穿透深度的经验公式;根据液滴横风下的二次雾过程的可视化模拟结果,解释了液滴从表层液的蠕动、变形到完全破碎为二次液滴的物理原因;尝试激波脉冲作用下对液滴的的雾化模拟;对所设计内喷管模拟得到气流加速特征曲线,并通过气-液两相紧耦合VOF+Level Set模型模拟,得到内喷管压力、速度、湍流强度等分布云图;对超音速气雾化喷头三维模型除尘工况模拟,得到气雾卷吸污风的三维流场。