本文關(guān)鍵詞：多孔介質(zhì)導(dǎo)熱性模擬試驗(yàn)及傳熱特性研究

  更多相關(guān)文章： 多孔介質(zhì) 等效導(dǎo)熱系數(shù) 孔隙率 比表面積

【摘要】：本文基于多孔介質(zhì)傳熱學(xué)理論,采用不同粒徑鋼珠來(lái)模擬多孔介質(zhì)材料傳熱試驗(yàn),通過(guò)控制大小鋼珠粒徑和數(shù)目來(lái)改變多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了5組不同孔隙率條件下多孔介質(zhì)的傳熱模擬試驗(yàn),用以分析孔隙率和比表面積對(duì)多孔介質(zhì)等效導(dǎo)熱系數(shù)的影響,利用等效電阻方法建立了二值化傳熱模型,進(jìn)而利用flac3 D對(duì)地下巷道圍巖的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。多孔介質(zhì)孔隙率的變化帶來(lái)比表面積的差異,通過(guò)分析等效導(dǎo)熱系數(shù)和孔隙率、比表面積之間的關(guān)系,結(jié)果表明在相同比表面積下等效導(dǎo)熱系數(shù)隨孔隙率增加而非線性增加,且孔隙率趨于一定的數(shù)值后,等效導(dǎo)熱系數(shù)越接近。在相同孔隙率下等效導(dǎo)熱系數(shù)隨比表面積的增加而非線性增大,但變化幅度不大,在孔隙率較為接近時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)也相對(duì)接近。本文方法所生成多孔介質(zhì)比表面積、孔隙率和有效熱導(dǎo)系數(shù)數(shù)值預(yù)測(cè)模型有效性均得到了較好驗(yàn)證,進(jìn)一步說(shuō)明了兩者之間相吻合,這對(duì)以后工程研究也具有指導(dǎo)性意義。基于傳熱學(xué)理論和傅里葉熱導(dǎo)定律,結(jié)合模擬多孔介質(zhì)傳熱試驗(yàn),構(gòu)建二值化多孔介質(zhì)傳熱模型,計(jì)算其等效導(dǎo)熱系數(shù),得到計(jì)算多孔介質(zhì)等效導(dǎo)熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方程。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算值相對(duì)比,計(jì)算值與實(shí)際值相吻合。綜合分析了多孔介質(zhì)在不同孔隙率和比表面積條件下等效導(dǎo)熱系數(shù)的變化情況,在孔隙率較小時(shí)表面積對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響明顯,在表面積較大時(shí)孔隙率對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響明顯,當(dāng)超過(guò)一定值后等效導(dǎo)熱系數(shù)趨于穩(wěn)定。通過(guò)分析孔隙率和比表面積對(duì)等效導(dǎo)熱系數(shù)影響,給出它們之間函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。在不同巷道埋深時(shí),巖體孔隙率隨深度增加而減小,導(dǎo)致其導(dǎo)熱系數(shù)增大,隨著導(dǎo)熱系數(shù)增加溫度擴(kuò)散速度明顯加快,且巷道周圍區(qū)域的溫度場(chǎng)在無(wú)滲流作用時(shí)呈現(xiàn)對(duì)稱分布。各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都呈現(xiàn)出相似規(guī)律,溫度隨時(shí)間非線性增加,且增加速率逐漸減低,當(dāng)其達(dá)到一定數(shù)值后,溫度趨于穩(wěn)定。在多孔介質(zhì)傳熱模擬試驗(yàn)和利用flac3D進(jìn)行數(shù)值模擬過(guò)程中,沒(méi)有考慮流體流動(dòng)和地下滲流對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響,對(duì)這部分研究還有待深入。
【關(guān)鍵詞】：多孔介質(zhì) 等效導(dǎo)熱系數(shù) 孔隙率 比表面積
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O357.3;TK124
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 多孔介質(zhì)基本性質(zhì)10-11
• 1.2 多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)11-13
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容13-14
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 技術(shù)路線16-17
• 2 多孔介質(zhì)基本概念17-25
• 2.1 多孔介質(zhì)幾個(gè)基本參數(shù)17-21
• 2.1.1 多孔介質(zhì)孔隙率17
• 2.1.2 多孔介質(zhì)滲透率17-18
• 2.1.3 多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)18-19
• 2.1.4 代表性單元19
• 2.1.5 比面19
• 2.1.6 曲直比19-20
• 2.1.7 水力梯度20
• 2.1.8 水力傳導(dǎo)系數(shù)20-21
• 2.2 多孔介質(zhì)流動(dòng)與傳熱基本方程21-22
• 2.3 多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)理論基礎(chǔ)22
• 2.4 多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)研究方法22-23
• 2.5 多孔介質(zhì)總述23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 3 多孔介質(zhì)傳熱試驗(yàn)研究25-37
• 3.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備25-28
• 3.2 試驗(yàn)理論計(jì)算28-30
• 3.3 比表面積相同時(shí)等效導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙率關(guān)系30-32
• 3.4 孔隙率相同時(shí)等效導(dǎo)熱系數(shù)與比表面積關(guān)系32-34
• 3.5 孔隙率與比表面積和等效導(dǎo)熱系數(shù)關(guān)系34-35
• 3.6 溫度隨時(shí)間變化35-36
• 3.7 本章結(jié)論36-37
• 4 傳熱模型建立37-45
• 4.1 理論基礎(chǔ)37-41
• 4.2 曲線的擬合及分析41-44
• 4.3 本章結(jié)論44-45
• 5 工程數(shù)值模擬45-55
• 5.1 深埋工程巷道特點(diǎn)45
• 5.2 模型建立45-46
• 5.3 不同導(dǎo)熱系數(shù)下溫度場(chǎng)模擬46-48
• 5.4 檢測(cè)點(diǎn)溫度變化曲線48-54
• 5.5 本章結(jié)論54-55
• 6 結(jié)論和展望55-57
• 6.1 結(jié)論55-56
• 6.2 多孔介質(zhì)傳熱研究的展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 作者簡(jiǎn)歷60-62
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集62

【參考文獻(xiàn)】

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