CN105547640A - 模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置及方法，包括模型巷道、发尘系统、热湿气体供给系统、通风系统、流场监测系统和除尘系统。通过模拟巷道热湿环境中粉尘在通风系统作用下的运移过程，可视化研究不同产尘量、抽压比和通风方式条件下粉尘的运移特征。通过粉尘分布的定量与定性信息，分析通风系统作用下粉尘扩散、运移、沉降及分布等特征信息，并分析各信息的内在联系，揭示复杂风流作用下综掘面巷道的粉尘运移及分布的时空变化规律，确定合理的通风控尘参数，对目标工作面控尘工艺进行优化，为综掘面的风场达到最优排尘情况提供有效依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种巷道模型可视化试验装置及方法，尤其是一种适用于模拟热湿环境下的多通风情况的巷道模型试验装置及方法，属于安全工程通风除尘模型试验领域。
背景技术
随着煤矿综合综掘机械化程度和生产强度的提高，煤矿尘害问题日益突出。尤其是综掘面巷道粉尘产量大、浓度高。据报道，在未采取防尘措施时，综掘面巷道的全尘浓度严重超标直接导致粉尘爆炸隐患增大。同时，司机处呼吸性粉尘浓度严重超标，导致煤炭行业尘肺病人增多。煤尘不仅危害作业人员的身体健康，而且有可能引起煤尘爆炸，酿成矿井重大灾害事故。因此，采取有效措施降低巷道中的粉尘浓度，已成为煤炭行业控制尘肺病发生和防止煤尘爆炸的头等重要的事情。
综合分析国内外主要的粉尘防治措施得，现有的防尘、除尘技术和管理措施存在很大局限性，粉尘防治效果并不理想，其本质问题就在于目前对粉尘分布规律尚不清晰，致使现场很多除尘系统的设计、设备的布置都不能达到最佳效果或者不能使用在关键点上。因此，研究粉尘在综掘面巷道的运移规律，特别是开展巷道热湿环境下粉尘的分布规律研究，对制定有效的防尘、降尘措施意义重大，对有效控制矿尘、改善劳动条件、提高生产效率和保证矿井的安全生产具有深远意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构及方法简单、能模拟热湿环境及多种通风条件下的综掘面巷道中粉尘运移过程的试验装置及方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，包括模型巷道、发尘系统、通风系统、热湿气体供给系统及除尘系统，所述模型巷道包括内部中空的、外部密封的模型巷道主体，所述发尘系统为发尘器，与所述模型巷道主体的一侧进料口连接；所述模型巷道经所述通风系统分别连接所述热湿气体供给系统、除尘系统；所述通风系统包括送风管、抽风管，以及与所述送风管相连的鼓风机和与所述抽风管相连的吸尘器；装置内外还设置有流场监测系统。
进一步的，在本发明中，所述模型巷道主体的另一侧末端出口设有集尘布袋，所述集尘布袋与所述吸尘器构成所述除尘系统；所述通风系统的送风管、抽风管的一端位于所述模型巷道主体内部，另一端贯穿所述集尘布袋和所述模型巷道主体的末端出口一侧，分别连接设置于所述模型巷道主体外侧的所述鼓风机和所述吸尘器。
进一步的，在本发明中，所述鼓风机、吸尘器变频可调；所述送风管、抽风管的尺寸和相对位置可调。
进一步的，在本发明中，热湿气体供给系统包括鼓风机、蒸汽发生器、逆止阀和调节阀，所述鼓风机出口管路与蒸汽发生器的湿热蒸汽出口管路相连接；所述蒸汽发生器的湿热蒸汽出口管路上安装所述逆止阀，以防止该管路中由于鼓风作用引起的气体倒流现象；所述调节阀分别设置于所述送风管与所述鼓风机连接的前段、所述抽风管与所述吸尘器连接的前段，起到调节气体流量的作用；其中，所述蒸汽发生器能够调节所产生蒸汽的温度；所述连接方式可采用三通管连接。
进一步的，在本发明中，所述流场监测系统包括气流场测量装置和PIV监测装置，所述PIV监测装置为非接触量测系统，包括高速摄像机和电脑，设置在所述模型巷道主体的外侧正前方，捕捉所述模型巷道的内部信息；
所述气流场测量装置包括调节阀、流量计、温湿度计和流速计；所述调节阀和所述流量计均分别设置于所述送风管与所述鼓风机连接的前段和所述抽风管与所述吸尘器连接的前段；所述温湿度计分别设置于所述送风管与所述鼓风机连接的前段，及所述模型巷道主体近工作面处的巷道两侧壁面中上部；所述流速计分别设在所述送风管、抽风管位于所述模型巷道主体内部的送风口和抽风口处。其中调节阀起到调节气体流量的作用，流量计用于测量气体流量，温湿度计用来测定所在位置气体的温度和湿度。
进一步的，在本发明中，所述温湿度计对称设置在所述模型巷道主体两侧壁面上，靠近工作面位置。
进一步的，在本发明中，所述模型巷道主体由具有透明度的有机玻璃制作，顶面玻璃可拆卸，主体四个周面连接处密封；所述发尘器通过供料管与所述模型巷道主体的进料口连接。
一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置的方法，包括以下步骤：
a)装配模型巷道：根据模拟巷道的工况，基于相似理论，确定所述模型巷道主体的各项参数，包括断面形状、长度及包括所述进料口、送风管、抽风管在内的预留孔的尺寸，四周密封；所述模型巷道主体的两侧分别连接安装发尘器、集尘布袋；
b)模拟无通风系统冷态巷道：不启动热湿气体供给系统和通风系统，启动发尘器发尘，调节供给频率，模拟综掘面发尘，并观测粉尘在冷态巷道中无通风系统时的运移过程情况；
c)布置通风系统：所述模型巷道主体分别连接送风管、抽风管后密封，再分别连接鼓风机和吸尘器，设定鼓风机和吸尘器的频率，通过抽、压风管路上的流量计所得到的气体流量，计算该设定工况的抽压比；另外，通过调节鼓风机和吸尘器的频率，并结合所述送风管、抽风管管路上的调节阀调节气体流量，得到不同抽压比情况下的不同风场；再者，通过改变送风管、抽风管的长度及其在模型巷道主体中的相对位置，实现不同通风方式；
模拟通风系统冷态巷道：不启动热湿气体供给系统，启动发尘器发尘和通风系统，模拟不同抽压比、不同通风方式条件下的粉尘运移过程；
d)布置热湿气体供给系统：连接好蒸汽发生器，注水，蒸汽发生器工作，开启鼓风机，连续向模型巷道供给热湿气体；
模拟通风系统热湿巷道：启动通风系统、热湿气体供给系统，发尘器发尘，模拟不同温湿度情况下的粉尘运移过程；
e)布置流场监测系统：根据通风方式选取模型巷道特征截面，布置流速计监测局部风场；在模型巷道主体的正前方布置PIV监测装置捕捉信息；
启动测试系统，通过流量计所得抽、压风流量计算抽压比，通过流速计测定抽、压风口对应位置的风速大小，尤其是观察不同抽压比情况下的风速变化，以监测局部风场变化，分析总结抽压风场情况，及其对粉尘运移影响规律，利用PIV监测装置记录模型巷道中粉尘分布的特征信息，选取断面，运用PIV技术获取粉尘运移的速度场信息，同时结合温湿度计，研究热湿参数对巷道中粉尘运移规律的影响，从而实现模型巷道中复杂风流作用下粉尘运移过程的全场监测。
进一步的，在本发明中，所述步骤c)中，改变送风管、抽风管的长度及其在模型巷道主体中的相对位置，实现不同通风方式的方法包括短压短抽式、长压短抽式、短压长抽式、长压长抽式及单抽式。
进一步的，在本发明中，所述通过调节鼓风机和吸尘器的频率实现不同抽压比的模拟；通过调节送风管、抽风管的长度及其在模型巷道主体中的相对位置实现不同通风方式的模拟；通过控制蒸汽发生器的产生的蒸汽温度、鼓风机的频率及调节阀，实现不同热湿情况下的模拟。
有益效果：本发明提供的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置及方法，由于采用了上述技术方案，本发明可实现冷态巷道中无通风作用情况下粉尘运移过程，又能模拟热湿条件下巷道中粉尘扩散、运移及沉积现象，还能模拟多通风条件下风场对巷道中粉尘分布的影响情况。此模型可综合模拟多种影响因素情况下巷道中粉尘运移过程，同时进行可视化观察和分析，尤其可实现热湿环境的模拟，属于多功能性试验装置，便于定量研究巷道复杂风流对粉尘运移及分布的影响。与其他现有技术相比，其优点有：
1)模型巷道顶面为可拆卸的有机玻璃，通过预制不同巷道截面形状，如矩形或拱形，可开展不同巷道截面的巷道模型试验。
2)采用的发尘系统不但可控，而且供料量可调，可模拟多种产尘量情况；
3)通过选择和布置模型巷道中抽风管、压风管，不仅抽压比可调，而且通风方式可调，可模拟多种通风情况，实现不同风场作用下巷道粉尘运移过程的模拟。
4)采用的热湿气体供给系统不但可控，而且温湿度可调，可实现多种热湿情况；
5)模型中采用接触测量式和非接触PIV测量系统，并结合后处理分析软件，实现巷道粉尘运移过程的全场监控与分析。
6)本试验装置属于多功能的巷道模型试验装置，可以综合分析各影响因素对巷道中粉尘运移的影响，尤其可以可视化分析多因素对粉尘分布规律的影响。因考虑的因素较为全面和综合，故可以更全面的用于研究热湿环境及多中通风条件下的综掘面巷道中粉尘运移规律。
附图说明
图1为本发明的试验装置的三维结构示意图；
图2为本发明的模型巷道的俯视结构示意图；
图3为本发明的模型巷道的正视结构示意图；
图4为本发明的模型巷道的多种通风方式示意图。
其中：1、发尘器；2、模型巷道主体；3、送风管；4、抽风管；5、集尘布袋；6、吸尘器；7、鼓风机；8、蒸汽发生器；9、逆止阀；10、调节阀；11、流量计；12、温湿度计；13、流速计；14、电脑；15、高速摄像机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，主要由模型巷道、发尘系统、通风系统、热湿气体供给系统、流场监测系统和除尘系统构成。
其中，模型巷道即为模型巷道主体2，为长方体，由透明度较高的有机玻璃制作，便于观测其中粉尘运移及分布情况；顶面玻璃可拆卸以改变巷道截面形状，模型巷道其主体四个周面连接处密封固定，并设有保证不渗风的橡胶密封条；模型巷道左侧面模拟综掘面，其左上侧预留一个进料口，进料口连接产尘量可调的发尘系统的变频发尘器1，由发尘器1通过供料管与模型巷道主体2连接，按要求泵入指定量的粉尘，调节给料量。
模型巷道主体2连接通风系统，所述的通风系统包括模型巷道主体2内布置抽风管4、送风管3，抽风管4连接变频吸尘器6以实现多种抽风量，送风管3连接变频鼓风机7以实现多种送风量，二者相结合可获得多种抽压比情况的风场；风管在模型巷道主体2中的相对位置可调，鼓风机7变频可调，抽风管4连接变频吸尘器6，可调节抽压风速以实现多种抽压比工况；同时，改变抽风管4、送风管3的相对位置，可模拟多种通风方式，如图3、4所示，用于模拟不同通风条件下的风场，配合顶部设置的压力测试系统可得部分风场信息。模型巷道主体2右侧尾部连接集尘布袋5，直接与模型巷道主体2右侧出口连接以捕捉部分粉尘，集尘布袋5上设置具有密封作用的预留口方便风管进出，集尘布袋5与变频吸尘器6构成除尘系统。
通风系统的送风鼓风机7连接热湿气体供给系统，包括能够调节温度的蒸汽发生器8、逆止阀9，由蒸汽发生器8产生热湿气体，蒸汽出口管上安装有逆止阀9，从而保证热湿气体的顺利供给；鼓风机7可将蒸汽发生器8产生的热湿气体吹入模型巷道主体2以实现其热湿环境；另外，送风管3前段和模型巷道工作面附近两侧壁面上布置温湿度计12以监测气流热湿参数。进入模型巷道主体2的送风管3的管路上依次设有温湿度计12、流量计11和控制风流量的调节阀10。可通过改变蒸汽发生器8和送风鼓风机7的频率调节热湿气体温湿度和流量，为巷道提供多种热湿环境。
所述的流场监测系统包括流速、热湿测试装置即气流场测试装置和PIV非接触检测装置，其中PIV装置设在模型巷道的正前方，且位置可调。气流场测试装置，一方面，在模型巷道工作面附近两侧壁面中上部位置设置温湿度计12和流速计13以监测进入模型巷道的热湿气体参数，另一方面，模型巷道主体2的特征截面上的送风口和抽风口处分别设流速计13监测风场，可得部分风流信息，如图2所示；温湿度计12对称设在模型工作面附近两侧壁面中上部位置，可以获得巷道内温湿度信息，所述的PIV非接触测量装置即电脑14和高速摄像机15设在模型巷道的正前方，如图1所示，且位置可调，可根据需要捕捉颗粒分布信息等。
实施例
使用上述装置的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验方法，包括如下步骤：
a.根据要模拟的巷道工况，基于相似理论，计算相似比，确定有机玻璃的模型巷道断面的形状、长度以及预留孔洞的尺寸，密封并安设在钢架上，另外，巷道顶面玻璃可拆卸用于改变巷道截面形状；
b.将带有变频发尘器1的发尘系统安装在模型巷道主体2的左侧断面上，通过供料管、进料口与模型巷道主体2密封连接，同时，集尘布袋5连接巷道右侧尾部；
模拟冷态情况、无通风系统作用下的巷道粉尘运移情况，发尘器1发尘，调节供给频率，模拟综掘面发尘，观测粉尘在冷态巷道中无通风系统时的运移过程；
c.布置通风系统：按照既定的通风方式选择并布置风管，送风管3连接鼓风机7，抽风管4连接吸尘器6，按照既定的抽压比设定吸尘器6和鼓风机7的频率；
模拟冷态情况、通风系统作用下的巷道粉尘运移情况，启动通风系统，发尘器1发尘，观测抽压风流作用下粉尘在冷态巷道中的运移过程，模拟不同抽压比条件下的粉尘运移过程；模拟不同通风方式下的粉尘运移过程；
调节鼓风机7和变频吸尘器6的功率，模拟不同抽压比条件下的粉尘运移过程；改变抽风管4、送风管3的长度及其在模型巷道中的相对位置，模拟不同通风方式下的粉尘运移过程；
d.布置蒸汽发生器8：在其左侧湿热蒸汽出口连接送风鼓风机7出口，并且在其上安装逆止阀9，同时，在工作面附近两侧壁面上、中上部布置温湿度计12，蒸汽发生器8注水并设定其温度，开启蒸汽发生器8，待产生蒸汽稳定后，开启送风鼓风机7供气；可通过调整蒸汽发生器温度、改变鼓风机频率和调节阀来实现对模型巷道中气体热湿参数的调节；
模拟热湿环境中通风系统作用下的巷道粉尘运移情况，启动通风系统，启动热湿气体供给系统，发尘器1发尘，观测抽压风流作用下粉尘在热湿巷道中的运移过程；模拟不同温湿度情况下的粉尘运移过程；
e.布置流场监测系统：根据通风方式选取模型巷道特征截面，布置流速计以监测风场；在巷道主体的正前方布置高速摄像机15为PIV监测装置捕捉信息，并可根据需要改变摄像机15相对位置；
启动测试系统，通过流速计13得到的数据，分析总结抽压风场情况，及其对粉尘运移影响规律，利用非接触量测系统的高速摄像技术记录模型巷道中粉尘分布的特征信息，选取典型断面，如司机位置，运用PIV技术获取粉尘运移的速度场信息，同时，结合上述热湿气体的测量装置，研究热湿参数对巷道中粉尘运移规律的影响，从而实现模型巷道中复杂风流作用下粉尘运移过程的全场监测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，包括模型巷道、发尘系统、通风系统、热湿气体供给系统及除尘系统，所述模型巷道包括内部中空的、外部密封的模型巷道主体(2)，所述发尘系统为发尘器(1)，与所述模型巷道主体(2)的一侧进料口连接；所述模型巷道经所述通风系统分别连接所述热湿气体供给系统、除尘系统；所述通风系统包括送风管(3)、抽风管(4)，以及与所述送风管(3)相连的鼓风机(7)和与所述抽风管(4)相连的吸尘器(6)；装置内外还设置有流场监测系统。
2.根据权利要求1所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，所述模型巷道主体(2)的另一侧末端出口设有集尘布袋(5)，所述集尘布袋(5)与所述吸尘器(6)构成所述除尘系统；所述通风系统的送风管(3)、抽风管(4)的一端位于所述模型巷道主体(2)内部，另一端贯穿所述集尘布袋(5)和所述模型巷道主体(2)的末端出口一侧，分别连接设置于所述模型巷道主体(2)外侧的所述鼓风机(7)和所述吸尘器(6)。
3.根据权利要求1所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，所述鼓风机(7)、吸尘器(6)变频可调；所述送风管(3)、抽风管(4)的尺寸和相对位置可调。
4.根据权利要求1所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，热湿气体供给系统包括鼓风机(7)、蒸汽发生器(8)，逆止阀(9)和调节阀(10)，所述鼓风机(7)出口管路与蒸汽发生器(8)的湿热蒸汽出口管路相连接；所述蒸汽发生器(8)的湿热蒸汽出口管路上安装所述逆止阀(9)；所述调节阀(10)分别设置于所述送风管(3)与所述鼓风机(7)连接的前段、所述抽风管(4)与所述吸尘器(6)连接的前段。
5.根据权利要求1所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，所述流场监测系统包括气流场测量装置和PIV监测装置，所述PIV监测装置为非接触量测系统，包括高速摄像机(15)和电脑(14)，设置在所述模型巷道主体(2)的外侧正前方，捕捉所述模型巷道的内部信息；
所述气流场测量装置包括流量计(11)、温湿度计(12)和流速计(13)，所述流量计(11)分别设置于所述送风管(3)与所述鼓风机(7)连接的前段、所述抽风管(4)与所述吸尘器(6)连接的前段；所述温湿度计(12)分别设置于所述送风管(3)与所述鼓风机(7)连接的前段，以及所述模型巷道主体(2)近工作面处的巷道两侧壁面中上部；所述流速计(13)分别设在所述送风管(3)、抽风管(4)位于所述模型巷道主体(2)内部的送风口和抽风口处。
6.根据权利要求1所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，所述温湿度计(12)对称设置在所述模型巷道主体(2)两侧壁面上，靠近工作面位置。
7.根据权利要求1所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，其特征在于，所述模型巷道主体(2)由具有透明度的有机玻璃制作，顶面玻璃可拆卸，主体四个周面连接处密封；所述发尘器(1)通过供料管与所述模型巷道主体(2)的进料口连接。
8.根据权利要求1至7任一所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)装配模型巷道：根据模拟巷道的工况，基于相似理论，确定所述模型巷道主体(2)的各项参数，包括断面形状、长度及包括所述进料口、送风管(3)、抽风管(4)在内的预留孔的尺寸，四周密封；所述模型巷道主体(2)的两侧分别连接安装发尘器(1)、集尘布袋(5)；
b)模拟无通风系统冷态巷道：不启动热湿气体供给系统和通风系统，启动发尘器(1)发尘，调节供给频率，模拟综掘面发尘，并观测粉尘在冷态巷道中无通风系统时的运移过程情况；
c)布置通风系统：所述模型巷道主体(2)分别连接送风管(3)、抽风管(4)后密封，再分别连接鼓风机(7)和吸尘器(6)，设定鼓风机(7)和吸尘器(6)的频率，通过抽、压风管路上的流量计(11)所得到的气体流量，计算该设定工况的抽压比；另外，通过调节鼓风机(7)和吸尘器(6)的频率，并结合所述送风管(3)、抽风管(4)管路上的调节阀(10)调节气体流量，得到不同抽压比情况下的不同风场；再者，通过改变送风管(3)、抽风管(4)的长度及其在模型巷道主体(2)中的相对位置，实现不同通风方式；
模拟通风系统冷态巷道：不启动热湿气体供给系统，启动发尘器(1)发尘和通风系统，模拟不同抽压比、不同通风方式条件下的粉尘运移过程；
d)布置热湿气体供给系统：连接好蒸汽发生器(8)，注水，开启鼓风机(7)，连续向模型巷道供给热湿气体；
模拟通风系统热湿巷道：启动通风系统、热湿气体供给系统，发尘器(1)发尘，模拟不同温湿度情况下的粉尘运移过程；
e)布置流场监测系统：根据通风方式选取模型巷道特征截面，布置流速计(13)监测局部风场；在模型巷道主体(2)的正前方布置PIV监测装置捕捉信息；
启动测试系统，通过流量计(11)所得抽、压风流量计算抽压比，通过流速计(13)测定抽、压风口对应位置的风速大小，尤其是观察不同抽压比情况下的风速变化，以监测局部风场变化；分析总结抽压风场情况，及其对粉尘运移影响规律，利用PIV监测装置记录模型巷道中粉尘分布的特征信息，选取断面，运用PIV技术获取粉尘运移的速度场信息，同时结合温湿度计(12)，研究热湿参数对巷道中粉尘运移规律的影响，从而实现模型巷道中复杂风流作用下粉尘运移过程的全场监测。
9.根据权利要求8所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置的方法，其特征在于，所述步骤c)中，改变送风管(3)、抽风管(4)的长度及其在模型巷道主体(2)中的相对位置，实现不同通风方式的方法包括短压短抽式、长压短抽式、短压长抽式、长压长抽式及单抽式。
10.根据权利要求8所述的模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置的方法，其特征在于，所述通过调节鼓风机(7)和吸尘器(6)的频率实现不同抽压比的模拟；通过调节送风管(3)、抽风管(4)的长度及其在模型巷道主体(2)中的相对位置实现不同通风方式的模拟；通过控制蒸汽发生器(8)产生的蒸汽温度、鼓风机(7)的频率和调节阀(10)，实现不同热湿情况下的模拟。
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106205349A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-07 | 山东大学 | 隧道环境量化模拟系统及方法 |
| CN106908217A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-30 | 山东科技大学 | 一种基于三维piv的独头巷道风流温湿度场试验系统 |
| CN107345486A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-11-14 | 河南理工大学 | 一种角度、通风、尘源可调的掘进巷道除尘模拟实验装置 |
| CN109001417A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-12-14 | 中国矿业大学 | 一种采掘工作面作业过程产尘分析模拟试验系统 |
| CN110376084A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-25 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种风沙环境模拟系统及疲劳测试系统 |
| CN110553813A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-10 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于piv实验的风窗局部风阻测试区间确定方法 |
| CN111610127A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-01 | 山东科技大学 | 一种断面可调式综掘巷道综合防尘试验系统 |
| CN112556967A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-26 | 太原理工大学 | 一种复杂结构管网气固两相运移模拟试验装置 |
| CN113049286A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-29 | 山东科技大学 | 一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统及方法 |
| CN113188753A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-30 | 云南大学 | 一种对湿式除尘器内部流场进行实时分析的测试平台 |
| CN114324091A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 南京科工煤炭科学技术研究有限公司 | 一种实验室模拟矿井采掘巷道灰尘时变规律的装置 |
| CN116883224A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-10-13 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 面向含有指定特征的煤矿巷道图像生成系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104990687A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-10-21 | 中国矿业大学 | 研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置及方法 |
| CN204788893U (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-18 | 中国矿业大学 | 研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置 |
-
2016
- 2016-01-19 CN CN201610034016.3A patent/CN105547640A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104990687A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-10-21 | 中国矿业大学 | 研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置及方法 |
| CN204788893U (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-18 | 中国矿业大学 | 研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106205349A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-07 | 山东大学 | 隧道环境量化模拟系统及方法 |
| CN106205349B (zh) * | 2016-07-29 | 2019-01-11 | 山东大学 | 隧道环境量化模拟系统及方法 |
| CN106908217A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-30 | 山东科技大学 | 一种基于三维piv的独头巷道风流温湿度场试验系统 |
| CN107345486A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-11-14 | 河南理工大学 | 一种角度、通风、尘源可调的掘进巷道除尘模拟实验装置 |
| CN109001417A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-12-14 | 中国矿业大学 | 一种采掘工作面作业过程产尘分析模拟试验系统 |
| CN110376084A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-25 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种风沙环境模拟系统及疲劳测试系统 |
| CN110553813A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-10 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于piv实验的风窗局部风阻测试区间确定方法 |
| CN111610127A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-01 | 山东科技大学 | 一种断面可调式综掘巷道综合防尘试验系统 |
| CN112556967A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-26 | 太原理工大学 | 一种复杂结构管网气固两相运移模拟试验装置 |
| CN113188753A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-30 | 云南大学 | 一种对湿式除尘器内部流场进行实时分析的测试平台 |
| CN113049286A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-29 | 山东科技大学 | 一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统及方法 |
| CN114324091A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 南京科工煤炭科学技术研究有限公司 | 一种实验室模拟矿井采掘巷道灰尘时变规律的装置 |
| CN116883224A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-10-13 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 面向含有指定特征的煤矿巷道图像生成系统及方法 |
| CN116883224B (zh) * | 2023-07-04 | 2024-04-16 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 面向含有指定特征的煤矿巷道图像生成系统及方法 |
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