煤矿排水管道流体仿真研究

摘 要：为充分了解矿井水在煤矿排水管道内的流动变化，本文设计了60°、90°与120°三种不同类型的煤矿排水弯管，通过有限元分析了矿井水流动速度变化，结果表明：矿井水在煤矿排水弯管的弯段处流动速度开始发生明显增大，60°弯管的弯段处内侧的流动速度最大，90°次之，120°最小。

关键词：煤矿排水管道；仿真；有限元；速度

关于管道内流体流动状况的研究得到了众多学者的重视，李斌[ 1 ]、贺尚红[ 2 ]、武维生[ 3 ]、杨雪峰[4]等人均采用了不同方法對管道内流体流动进行了分析与仿真。但上述文献中主要是针对普遍意义上的管道进行的研究，缺少对特定管道类型的分析，不便于发现某一种管道内具体的流动状况。

本文选择以煤矿排水管道作为研究对象，通过限元分析了矿井水在不同类型的管道内的流动速度变化。

1 建立模型

管道从外形上可分为直管道和弯管道，直管道内流体流动状况较为统一，弯管道在弯段处其截面形状变化较大，流动的运动轨迹和流动状态会发生交的变化，从而引起流体速度、压力等状态的变化。

为更加清楚的描述煤矿排水管道内矿井水的流动状况，本文利用SolidWorks设计了不同类型的煤矿排水弯管，即为60°、90°与120°三种，如图1所示。

2 模拟仿真

2.1 管道参数

选取管道材质为合金钢，管径规格为外径300mm，内径为250mm，直管长度为700mm。

2.2 初始条件

使用Flow Simulation进行初始设置：国际制（SI）长度单位为mm，入口速度单位为m/s，分析类型为内部流动，排除内部没有流动条件的空腔，流体为液体。……