基于CFD动网格的双箕斗运行气动侧向力研究

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DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.01

22文章编号： 1672-9315（2016）01-0127-05

摘要：深井安全间隙是矿井向深部延伸要解决的典型提升问题之一，箕斗运行引起的空气动力响应是开展深井安全间隙研究的首要分析因素，也是引起箕斗偏摆的主要原因。将基于CFD的空气动力学计算引入到竖井箕斗运行过程气动压力分析中，依托某金属矿山工程背景，应用计算流体力学（CFD）的动网格技术和标准κ-ε双方程湍流模型对箕斗运行过程中的外流场压力变化进行数值分析。通过监测双箕斗运行相向、相会、背离的整个过程中箕斗侧向压力的变化，对箕斗稳态运行及相遇瞬态过程中的压力变化进行研究，并与国内外相关研究成果对比分析。研究表明：箕斗相会的过程中，流场变化剧烈；箕斗的侧向压力值瞬间增大，首先朝向井壁方向，而后反向增加至最大值，最后恢复稳态运行。对于高速提升的深井安全间隙确定，应充分考虑气动侧向力引起的箕斗偏摆；高速提升的深竖井断面布置应加大提升容器与井壁之间的安全间隙，适度增加提升容器之间的安全间隙。关键词：计算流体力学；箕斗运行；气动侧向力中图分类号：TD 721文献标志码： A

4结论

通过建立CFD空气动力学三维模型计算及相关研究成果对比，对竖井中箕斗运行中的气动侧向力进行了分析，可得出以下几点结论1）双箕斗相会过程与单箕斗运行相比，其气动侧向力变化剧烈；其压力瞬间增大，而后又产生反向力朝向井筒中线方向，增加至反方向最大值。整个过程历时叫约1·25 s，比实际箕斗相会时间长，但压力从第一个峰值至反向后的峰值历时与实践箕斗相会时长一致；2）箕斗运行过程中存在稳态的气动侧向力，其幅值较相遇过程的瞬态侧向力小的多；基于CFD得到的稳态气动侧向力的幅值与国外研究成果一致。应用CFD动网格计算得到的箕斗运行瞬态气动侧向力规律与相关铁路、公路中机车隧道中相会得到的规律基本一致，其幅值约为稳态气动侧向力的4～6倍；3）对于超深超高速竖井提升的安全间隙确定，应充分考虑气动侧向力引起的箕斗偏摆；设计中应加大提升容器与井壁之间的安全间隙，适度增加提升容器之间的安全间隙。

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