本文關(guān)鍵詞：煤層中水驅(qū)瓦斯建模與數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水驅(qū)瓦斯是一種簡(jiǎn)單高效快捷的瓦斯開采方法。在開采過程中,多孔介質(zhì)流固耦合是其重要的一部分。合理使用水驅(qū)瓦斯技術(shù),可以提高瓦斯開采效率并確保瓦斯開采過程中的安全施工。注水開采瓦斯的過程中,涉及到非常復(fù)雜的多相流的流固耦合問題。因此,為了保證煤礦安全開采和提高瓦斯利用率,對(duì)水驅(qū)瓦斯中的流固耦合問題的基礎(chǔ)研究對(duì)于改善水驅(qū)瓦斯的開采技術(shù)非常有必要。目前主要的流固耦合研究思路為流體采用歐拉法描述,固體采用拉格朗日法進(jìn)行描述或者例如無網(wǎng)格法中,流體與固體均采用拉格朗日法進(jìn)行描述。本文不同于上述方法,對(duì)流體與固體均采用歐拉法進(jìn)行統(tǒng)一描述,并統(tǒng)一離散。本文基于有限體積法對(duì)水驅(qū)瓦斯過程中復(fù)雜流固耦合的問題使用歐拉法進(jìn)行統(tǒng)一建模并數(shù)值模擬。首先,利用歐拉描述方法,將煤層簡(jiǎn)化為多孔介質(zhì),建立多相流多孔介質(zhì)流固耦合的數(shù)學(xué)模型,該流固耦合模型對(duì)于流體與固體均采用歐拉法進(jìn)行統(tǒng)一描述,流固耦合通過添加外力項(xiàng)實(shí)現(xiàn)耦合作用。然后,對(duì)于已建立的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行無量綱化,并采用有限體積法對(duì)該偏微分方程組進(jìn)行統(tǒng)一離散和數(shù)值求解,同時(shí)對(duì)模型正確性進(jìn)行驗(yàn)證。最后,對(duì)幾種典型工況的水驅(qū)瓦斯過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)模擬得到的的流動(dòng)的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)以及固體的應(yīng)變場(chǎng)等數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明:(1)本文建立數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證算例數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果在趨勢(shì)上吻合,可以從整體趨勢(shì)上對(duì)水驅(qū)瓦斯效果進(jìn)行評(píng)估,但具體數(shù)值仍存在誤差,這主要因?yàn)槟Ｐ秃?jiǎn)化時(shí)忽略吸附解吸的作用,以及實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差等因素綜合作用。(2)模擬計(jì)算不同的開采入口與出口距離和不同的入口速度的結(jié)果表明:當(dāng)入口出口距離增加或入口速度增加時(shí),煤層的運(yùn)動(dòng)速度、應(yīng)變以及孔隙率均會(huì)增加。(3)確定了應(yīng)力應(yīng)變較大的三個(gè)區(qū)域?yàn)?緊挨入口上端處,水與上壁接觸以及水與左側(cè)固壁接觸的位置,其易引起煤層斷裂破壞。其中入口處和水與上壁接觸區(qū)域斷裂破壞獲得實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(4)此外,水的流經(jīng)區(qū)域亦為固體應(yīng)變相對(duì)較大的區(qū)域。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 流固耦合 多孔介質(zhì) 水驅(qū)瓦斯
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題背景8-11
• 1.2 本文研究意義11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3.1 流固耦合方法介紹13-16
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新16-18
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.4.2 本文工作的創(chuàng)新16-18
• 2 物理及數(shù)學(xué)模型18-27
• 2.1 物理與數(shù)學(xué)模型18-25
• 2.1.1 數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)19-24
• 2.1.3 無量綱化過程24-25
• 2.2 幾何模型25-26
• 2.3 邊界條件和初始條件26
• 2.4 小結(jié)26-27
• 3 數(shù)值計(jì)算方法27-30
• 3.1 有限體積法27
• 3.2 有限體積法通用形式27-28
• 3.3 方程離散及收斂策略28-29
• 3.4 小結(jié)29-30
• 4 模型驗(yàn)證30-35
• 4.1 幾何模型30
• 4.2 數(shù)學(xué)模型30-31
• 4.3 邊界條件31
• 4.4 結(jié)果分析31-34
• 4.5 小結(jié)34-35
• 5 數(shù)值模擬35-44
• 5.1 幾何結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格劃分35
• 5.2 數(shù)值求解及邊界條件35-36
• 5.3 結(jié)果分析36-42
• 5.3.1 相同入口速度不同結(jié)構(gòu)36-41
• 5.3.2 相同結(jié)構(gòu)不同入口速度41-42
• 5.3.3 相同結(jié)構(gòu)相同入口不同時(shí)間42
• 5.4 小結(jié)42-44
• 6 結(jié)論與展望44-46
• 6.1 結(jié)論44
• 6.2 展望44-46
• 致謝46-47
• 參考文獻(xiàn)47-52
• 附錄52-60

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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8 路學(xué)q

本文編號(hào)：348711