矿井主通风机扩散器形体与内流流场耦合结构节能机理研究

扩散器是主通风机的能量回收装置，现有的扩散器仍普遍存在阻力大、效率低、能量损失大等问题。本项目基于矿井主通风机扩散器来流凹陷分布，围绕主通风机扩散器形体、内流流场、阻力及出口动能损失之间的耦合关系，采用理论分析、数值计算、实验室模型实验的方法，深入研究扩散器不同来流雷诺数与内流流场演变的规律，探讨扩散器内流流场与阻力的关系；深入研究扩散器形体结构参数与内部流场分布及出流流场分布之间的关系，探讨扩散器形体参数与能量回收效率的关系；深入研究扩散器内、外边界线曲率与内流流场阻力之间的关系，研究扩散器内、外边线延长线对出流流场的干扰特性，探讨扩散器内、外形体边线的优化设计方法，建立相应的数学模型；揭示矿井主通风机扩散器形体与内流流场耦合结构节能机理，探索用逐步逼近的方法优化扩散器形体结构及优化计算的数学模型，为实现矿井主通风机扩散器结构节能提供理论支撑。

矿用主通风机扩散器的形体参数影响其内部流动，内部流动制约着形体参数的优化值，因此，扩散器结构节能问题是形体参数与内部流动的耦合问题。本研究针对扩散器结构节能及其排风减排的问题，应用矿井气体动力学和内流流体力学等理论，以及计算机仿真计算和实验实测分析，完成了项目任务书的研究内容。根据项目计划的研究内容和技术路线，研究过程采用理论推导、计算机数值计算、实验室实验和现场试验的方法，所得研究成果分三个部分：（1）矿井主通风机扩散器形体优化及其结构节能方法研究；（2）矿井主通风机扩散器排风除尘降噪理路及方法研究；（3）矿井主通风机扩散器排风低品位能量回收理论及方法研究。项目取得了较好的成果，提出了矿井主通风机扩散器形体优化与内流流场耦合的结构节能方法，提出了矿井主通风机扩散器排风除尘和能量回收的设计方法，完善了扩散器形体及其内部流动与热质传递的矿井气体动力学理论，补充了该研究领域的空白，为提高矿井通风排风的节能、减排和能量回收提供了理论依据。