[发明专利]一种模拟综掘面呼吸尘运动特征的方法

权利要求书

1.一种模拟综掘面呼吸尘运动特征的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：建设模拟综掘面和发尘装置，模拟呼吸尘颗粒以不同速度在巷道内的运动；

S2：分析呼吸尘颗粒在综掘面巷道的水平和垂直方向上的受力情况；

分析呼吸尘颗粒在综掘面巷道的水平方向上的受力情况，具体包括：

1)当呼吸尘直径≤0.25μm时，呼吸尘颗粒在综掘面巷道的水平方向上受布朗力作用，由巷道高浓度区向低浓度区做扩散运动；

2)当呼吸尘颗粒直径≤7.07μm且＞0.25μm时，呼吸尘颗粒在综掘面巷道水平方向上受到的空气阻力F1，其表达式为：

其中，C_D是斯托克斯阻力系数；d_p是呼吸尘颗粒的直径，m；u_p是呼吸尘颗粒沿水平方向上的运动速度，m/s；u是沿巷道水平方向的风速分量，m/s；ρ是巷道内空气密度，kg/m³；

分析呼吸尘颗粒在综掘面巷道的垂直方向上的受力情况，具体包括：

1)当呼吸尘直径≤0.25μm时，呼吸尘颗粒受布朗力作用，由巷道高浓度区向低浓度区做扩散运；

2)当呼吸尘直径≤7.07μm且＞0.25μm时，呼吸尘颗粒在综掘面巷道垂直方向上受重力G、浮力f和空气阻力F₂的作用，其表达式为：

①重力

直径为d_p的呼吸尘颗粒的重力如式(2)所示：

其中，ρ_p是呼吸尘颗粒密度，kg/m3；g是重力加速度，N/kg；

②浮力

呼吸尘颗粒在综掘面巷道内所受的浮力方向向上，其大小与空气密度相关，其表达式如式(3)所示：

③空气阻力

呼吸尘颗粒在巷道垂直方向上受到的空气阻力F₂由斯托克斯阻力定律确定，其表达式如式(4)所示：

其中，C_D是斯托克斯阻力系数，u_p'是呼吸尘颗粒沿垂直方向上的运动速度，m/s；u'是沿巷道垂直方向的风速分量，m/s；

S3：建立呼吸尘颗粒在巷道水平和垂直方向上的运动方程，分析呼吸尘颗粒在巷道内的运动特征；

S4：根据运动方程，计算呼吸尘颗粒以初速度0m/s在垂直方向上的终极时间、终极速度和终极距离；以及有风速时的水平方向上运动经历的时间和距离。