影响冲击破岩掘进机喷雾降尘效率的因素分析与参数优化

摘要

冲击破岩掘进机工作机构上的喷雾是岩石掘进工作面粉尘控制的关键环节，其喷雾性能不仅会对工作现场的安全造成影响，还会威胁到工作人员的身体健康。所以喷嘴喷雾参数设置的合理性显得尤为重要。而掘岩机现有的喷雾由于喷嘴各参数设置不合理，使喷出的雾滴不能根据工作现场实际的产尘情况扩散分布，从而导致喷雾降尘效率低。降尘效果不佳。
　　为了提高喷雾的降尘效率，本文在对高压喷雾雾滴捕集降尘机理和喷雾降尘效率影响因素分析的基础上，利用MATLAB软件编程，分析得出了不同喷雾参数对雾滴粒径以及喷雾降尘效率的影响，发现了它们之间的内在关系，揭示了其变化规律。运用FLUENT软件的DPM离散模型，对冲击破岩掘进机喷雾进行数值模拟，使得各参数对喷雾效果的影响反映的更直观。通过以上分析研究，提出了冲击破岩掘进机喷雾参数的改进方案。为了使降尘效果更佳，在已建立的冲击破岩掘进机喷雾降尘效率数学模型的基础上，以降尘效率值最高为目标，运用GAAA算法，对改进后的参数进行优化，使得降尘效率更明显，在原有的基础上提高了14.14％，这对于岩石掘进工作面环境与条件的改善具有重要的意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的意义

1．2 国内外喷雾降尘研究现状

1．2．1 喷雾技术

1．2．2 喷雾降尘技术

1．3 课题研究的主要内容

2 冲击破岩掘进机喷雾降尘理论研究

2．1 冲击破岩掘进机产尘机理及粉尘在工作面的分布

2．1．1 冲击破岩掘进机的产尘机理

2．1．2 岩石掘进工作面粉尘的扩散及分布

2．2 喷雾降尘机理的研究

2．2．1 惯性碰撞

2．2．2 截获捕集

2．2．3 惯性碰撞和截获综合效应

2．2．4 扩散捕尘

2．2．5 各降尘机理共同作用下的降尘效率

2．2．6 雾滴粒径对捕尘的影响

2．3 雾流与含尘气流分析

2．3．1 雾流分析

2．3．2含尘气流分析

2．3．3 多相流态

2．4 本章小结

3 冲击破岩掘进机喷雾降尘效率分析

3．1 数学模型

3．1．1 影响粉尘沉降的主要因素

3．1．2 建立数学模型

3．2 降尘效率与雾滴粒径关系

3．3 雾滴粒径与各因素关系

3．3．1 雾滴粒径表示法

3．3．2影响雾滴粒径的因素

3．4降尘效率与供水压力的关系

3．5 降尘效率与雾化角度的关系

3．7 降尘效率与喷雾作用区的长度的关系

3．8 综合分析

3．8 本章小结

4 冲击破岩掘进机喷雾效果的数值模拟

4．1 掘岩机喷雾简介

4．1．1 喷嘴布置

4．1．2 喷雾系统介绍

4．2 FLUENT软件介绍

4．3 数值模拟

4．4数学模型与耦合求解过程

4．4．1 连续相的数学模型

4．4．2离散相模型

4．4．3耦合求解过程

4．5 三维模型的建立与网格的划分

4．6边界条件及离散相喷射源的设定

4．6．1 边界条件的设定

4．6．2 离散相喷射源的设定

4．7数值模拟结果分析

4．7．1 喷雾压力对雾滴粒径的影响

4．7．2 喷雾压力对雾滴速度的影响

4．7．3 喷雾参数对雾滴浓度的影响

4．8 冲击破岩掘进机喷雾参数改进及仿真对比

4．9 本章小结

5 冲击破岩掘进机喷雾参数的优化设计

5．1 优化设计数学模型的建立

5．1．1 目标函数的建立及设计变量的选取

5．1．2 约束条件

5．2 优化方法的确定

5．2．1 GAAA算法简介

5．2．2 GAAA算法的实现

5．3优化及其结果分析

5．3．2优化仿真分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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