煤炭生产过程中,粉尘产生于各个环节和工序,其中,采煤工作面的产尘量最高,高达2500～3000mg/m3,而采煤机截割产尘就占60%左右,这些粉尘严重影响了矿井安全生产和作业人员的健康。由于对粉尘分布规律不清晰,使得降尘设备的设计和布置不能达到最佳降尘效率。除此之外,我国现有的喷雾降尘方法和降尘设备普遍存在降尘效率低的问题,其主要原因是喷雾参数设计的不尽合理,使得喷出的雾流不能根据实际的产尘情况而分布,从而影响了喷雾降尘的效果。为了解决上述问题,本文根据悬浮式气固两相流理论和截割粉尘成因理论,建立了采煤工作面沿程粉尘浓度数学模型,并利用流体仿真软件FLUENT中的离散相模型,对沿程粉尘分布进行了模拟,明确了采煤机割煤时沿程粉尘分布规律。与此同时,本文还以喷雾降尘机理和喷雾降尘效果影响因素的研究为基础,利用FLUENT软件对滚筒采煤机外喷雾进行了喷雾数值模拟,得到了不同的喷雾参数对雾粒直径,速度和浓度分布的影响。为了更准确地得出外喷雾参数和降尘效率的关系,在此还建立了滚筒采煤机外喷雾降尘的数学模型,并在该模型的基础上以降尘效率最高为目标,利用MATLAB遗传算法工具箱对喷雾参数进行了优化,使得降尘效率在原有基础上有所提高。本文的研究不仅为改善采煤工作面的环境做出了巨大贡献,而且还为喷雾参数的制定以及降尘效率的分析提供了强有力的理论指导。