火灾巷道烟气流动的数值分析.pdfVIP

第22 卷第2 期 煤 炭 学 报 Vol. 22 No. 2 1997 年 4 月 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY Apr. 1997 * 蒋 军 成 王 省 身 ( 中国矿业大学) 建立了一种描述矿井火灾时期火源巷道内烟气流动及传热传质过程的场模型, SIM LE 算法进行模型求解, 编制了计算机程序. 模型计算的结果与煤炭科学研究总院抚顺 分院火灾实验结果进行比较, 验证了模拟计算的正确性. 该模型研究了火灾巷道内火源强 度、巷道坡度及风速条件对火灾烟气流动的影响. 矿井火灾 烟气 数值模拟 场模型 TD 725 火灾发生后, 火源巷道内的流动是非常复 的, 采用传统的一维稳态或非稳态模型虽能基本模拟出 火灾对于矿井通风系统作用的总体效果, 但对考察局部地点详细的风流状况却无能为力, 如在火源巷道 内的烟气温度场分布等. 根据火灾时期井下烟气流动的特点, 笔者在一定的简化与假设条件下, 建立了 描述火灾时期巷道内烟气非稳态流动及传热传质过程的场模型, 用于火灾巷道内烟气流动的分析研究. 1 11 ( 1) 火灾产生的烟流视为多组分理想气体, 风流及烟流遵循理想气体状态方程; (2) 火灾烟流在巷道内流动过程中不再发生化学反应; ( 3) 为简化模型的求解, 忽略高温烟气的辐射换热作用; (4) 火源为富氧燃烧, 产生的高温烟气中主要考虑组分CO ; 2 (5) 发生火灾前巷道内风流为充分发展的紊流流动, 风流温度均匀; ( 6) 巷道壁面温度等于围岩冷却带温度, 壁面干燥无渗透, 且火灾期间保持恒温. 12 [ 1] 从化学流体力学基本方程组出发 , 在假设条件下, 经过推导可建立巷道火灾烟气流动场模型的 [2] 控制方程组 , 所有方程都满足下列形式, 即 ( ) + div( v + J ) = S , ( 1) t 式中, 代表某一通用物理量; , v, J 和S 分别表示气体的密度、速度矢量、扩散通量和源项. 扩散通量由式 (2) 给出为 J = - grad , ( 2) 式中, 为通用物理量的有效输运系数. 模型中各个方程的 , 和S 见表1. 收稿日期: 1996- 10- 03 * 国家自然科学基金 (编号: 资助项目 166 煤 炭 学 报 1997 年第 22 卷 1 Table 1 Coupled equations for control of 2D field model for smoke movement in a minefire 方 程 S 连续性方程 1 0 0