本文關鍵詞：采空區(qū)多孔介質(zhì)阻力系數(shù)的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《太原理工大學》 2013年

采空區(qū)多孔介質(zhì)阻力系數(shù)的數(shù)值模擬研究

任偉  

【摘要】：由于煤礦采空區(qū)內(nèi)部條件的復雜性和多變性,直接預埋傳感器測定采空區(qū)內(nèi)各項參數(shù)非常困難,而且其成功率和準確性都比較低。目前對采空區(qū)的研究主要是通過示蹤技術、相似模擬和數(shù)值模擬方法的來實現(xiàn)。隨著現(xiàn)代流場理論和計算機技術的發(fā)展,數(shù)值模擬技術越來越多被應用到礦井采空區(qū)的研究中。使用FLUENT數(shù)值模擬采空區(qū)的基本思路是把工作面后部的采空區(qū)看做由遺煤和頂板冒落煤巖體構成的不同孔隙率的多孔介質(zhì)區(qū)域,混合氣體在其中的運動符合質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒和組分質(zhì)量守恒定律,這些控制方程和其他一些附加的標量方程(如湍流輸運方程)構成封閉的方程組,使用有限體積法在計算域內(nèi)離散控制方程組從而求得整個流場的狀態(tài)參數(shù)。 利用FLUENT進行采空區(qū)多孔介質(zhì)模擬計算時,最核心的問題就是確定反應實際物理模型的多孔介質(zhì)阻力系數(shù)。本文基于FLUENT多孔介質(zhì)模型結合達西線性滲流定律,分別從X、Y、Z三個方向總結分析采空區(qū)上覆巖層沉降垮落的基本規(guī)律,建立能反映采空區(qū)阻力系數(shù)三維連續(xù)分布一般規(guī)律的數(shù)學模型,并采用數(shù)值模擬技術對該數(shù)學模型中各參數(shù)進行討論分析,研究它們對工作面自由流動區(qū)域及采空區(qū)多孔介質(zhì)區(qū)域流場狀態(tài)參數(shù)分布的影響,以期能得到對采空區(qū)破碎煤巖體堆積狀態(tài)更為準確的描述。根據(jù)礦井通風阻力定律,可以從風量、風壓、風阻三個參數(shù)其中任意兩個確定另外一個,由此以壓力值作為數(shù)值模擬邊界條件,對比迭代計算之后的風量,可以作為判斷采空區(qū)多孔介質(zhì)阻力系數(shù)設定的依據(jù)。 以陽煤集團寺家莊煤礦15104綜采工作面為例,在現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的基礎上應用采空區(qū)阻力系數(shù)模型分析工作面和采空區(qū)耦合流場狀態(tài)及采空區(qū)瓦斯運移規(guī)律,針對抽放形式的不同驗證瓦斯綜合治理措施的有效性。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TD712
【目錄】：

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