根据传热、传质和动量传递的相似理论分析,提出在紊流流场中当传热传质相似当量比满足一定要求并恒定为某一值时,可利用热成像仪测定紊流流场中的热量运移规律及温度场分布规律,模拟瓦斯浓度场中的瓦斯运移规律及其瓦斯浓度场分布的变化规律.根据热相似模拟实验,旋转射流风机不仅可以有效地驱散上隅角的积聚瓦斯,而且可以使瓦斯浓度分布更均匀.实验结果表明:旋转射流的旋转频率必须根据瓦斯涌出量和每个旋转周期排放瓦斯量确定;射流速度越大,驱散上隅角积聚瓦斯的效果越好;旋转径向射流对局部积聚瓦斯的运移是一个不断稀释、驱散并排向巷道主风流的过程.风机每旋转一圈完成一次对上隅角部分高浓度瓦斯的稀释和排出过程.如此周而复始,形成一种柔性排放瓦斯效应.当射流速度达3~5 m/s时,可提高风流的扩散系数2~4倍,有效射程可达10 m以上,有效地驱散了工作面上隅角的积聚瓦斯.

国家自然科学基金项目(50274066；50134040)；