發(fā)布時間：2019-08-27 20:59

【摘要】：為減小水分因素引起的模型試驗(yàn)相似誤差,提出了用溫度特征確定模型干燥過程的干燥時間(判斷模型試驗(yàn)開挖)的方法。建立了光纖傳感測溫系統(tǒng),提出克里金空間插值法的估值公式計(jì)算模型溫度,給出物理模型的溫度變異函數(shù)表達(dá)式。開展了3.0 m×1.2 m×0.2 m二維模型和3.6 m×2.0 m×2.0 m三維模型溫度監(jiān)測試驗(yàn),監(jiān)測時間分別超過65,310 d,繪制出模型溫度分布云圖,探討了模型干燥(試驗(yàn)開挖)的判斷方法。研究表明,模型干燥存在水化放熱和液-氣相態(tài)轉(zhuǎn)變的不同過程,模型溫度場演化具有明顯的階段特征,最大溫差分別為3.0,4.8℃。干燥后期呈現(xiàn)出豎直方向上高下低的溫度梯度,水平方向大致相同的特征,其中低溫核區(qū)下移并消失是判斷模型干燥完成的標(biāo)志,可作為試驗(yàn)開挖的判斷指標(biāo)。二維模型干燥時間為47 d左右,三維模型干燥時間為213 d左右。
【圖文】：

撲閎?重的克里金法的線性方程組γ11…γ1n1鐤鐤鐤γn1…γnn11…10λ1鐤λnμ=γ01鐤λ0n1(4)式中，γij=γ(xi－xj)為距離為xi和xj之間的變異函數(shù)值;μ為求估計(jì)值方差極小值時引入的拉格朗日乘數(shù)。通過求解式(4)可得到所有的權(quán)重λ1，…，λn，，進(jìn)而通過式(3)求得估計(jì)值T*。2.2物理模型溫度變異函數(shù)及插值精度驗(yàn)證借助克里金插值法，利用7個已知溫度點(diǎn)來計(jì)算某一未知點(diǎn)的溫度值，其位置點(diǎn)編號、坐標(biāo)和溫度值見表1，空間位置關(guān)系如圖1所示。表1采樣點(diǎn)的位置坐標(biāo)及溫度測量值Table1Positioncoordinatesofsamplingpointsandtemperaturemeasurements位置編號X/mZ/m溫度/℃11.01.111.5721.51.112.1332.01.112.8441.50.813.5151.00.614.8561.50.614.9172.00.614.6281.51.0估值點(diǎn)圖1模型中已知點(diǎn)和估計(jì)點(diǎn)的樣本位置Fig.1Samplelocationofknownpointandestimatedpointinthemodel通過計(jì)算已知溫度點(diǎn)在不同分離距離下的樣本函數(shù)值，將其擬合得到物理模型的溫度變異函數(shù)γ=2.3+81+10(68－x)0.066R2=0.86{(5)1148

第5期柴敬等:基于光纖系統(tǒng)的物理相似模型溫度分布與演化特征其溫度變異函數(shù)曲線如圖2所示。圖2相似物理模型的溫度變異函數(shù)曲線Fig.2Physicalmodelofthetemperaturevariogram聯(lián)立式(4)和(5)，可得所有的權(quán)重和拉格朗日數(shù)矩陣式(6)，通過求解式(6)可得λ1=－0.11;λ2=－0.19;λ3=－0.37;λ4=2.98;λ5=－0.42;λ6=－0.41;λ7=－0.48。最終，將權(quán)重和已知點(diǎn)的溫度值代入式(3)，即可得到待確定位置的溫度估計(jì)值為12.56℃。γ11γ12γ13γ14γ15γ16γ171γ21γ22γ23γ24γ25γ26γ271γ31γ32γ33γ34γ35γ36γ371γ41γ42γ43γ44γ45γ46γ471γ51γ52γ53γ54γ55γ56γ571γ61γ62γ63γ64γ65γ66γ671γ71γ72γ73γ74γ75γ76γ77111111110λ1λ2λ3λ4λ5λ6λ7μ=γ01γ02γ03γ04γ05γ06γ071(6)圖3(a)是光纖光柵溫度測量得到的模型溫度分布，圖3(b)是DTS分布式光纖測量結(jié)合光纖光柵溫度測量得到的模型溫度分布。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，僅有光纖光柵測量時，得到的模型溫度分布較為粗略，溫度信息分辨率低，尤其是模型左上部。當(dāng)結(jié)合DTS分布式光纖測試以后，模型溫度分布信息更精細(xì)，特別是細(xì)化了模型左上部的溫度分布，更全面的反映了模型溫度分布規(guī)律。由此可知，DTS分布式光纖測量數(shù)據(jù)對于提高模型測溫的準(zhǔn)確性，獲取模型全場溫度分布規(guī)律具有重要作用。本試驗(yàn)中采用的插值方法結(jié)合克里金法，已知點(diǎn)采用動態(tài)選取，這
【作者單位】： 西安科技大學(xué)能源學(xué)院;教育部西部礦井開采與災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41027002) 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20126121110003)
【分類號】：TD315


本文編號：2529975