上覆厚風(fēng)積沙煤層開(kāi)采時(shí),覆巖破壞會(huì)形成貫通裂隙,水、沙在裂隙中流動(dòng)失穩(wěn)常常引發(fā)突水潰沙事故。因此,裂隙中水沙兩相流研究成為防治突水潰沙災(zāi)害的基礎(chǔ)課題。本文針對(duì)水沙兩相流體在裂隙中的滲流行為,設(shè)計(jì)了裂隙水沙滲透試驗(yàn)系統(tǒng),測(cè)試了以水沙混合物為滲透介質(zhì)在裂隙中的滲透性參量,分析了兩相流體中沙的體積濃度和顆粒粒徑對(duì)滲透性參量的影響。基于Euler-Lagrange方法建立了水相和沙粒相的控制方程,并利用ANSYS Fluent軟件模擬了裂隙中水沙流動(dòng),得到了流場(chǎng)物理量的時(shí)空演化規(guī)律。討論了兩相流體中沙的體積濃度、顆粒粒徑以及質(zhì)量密度對(duì)裂隙水沙兩相流場(chǎng)的影響。論文取得如下主要成果:（1）為測(cè)試水沙兩相流體在裂隙中的流動(dòng)行為,設(shè)計(jì)了一種用于研究平行單裂隙水沙滲流規(guī)律的滲透儀,將這種滲透儀與攪拌系統(tǒng)、水沙輸運(yùn)系統(tǒng)及控制臺(tái)組合,成功研制了一套裂隙水沙滲透試驗(yàn)系統(tǒng)。（2）利用穩(wěn)態(tài)滲透法進(jìn)行了裂隙水沙滲透試驗(yàn),得到了沙體積濃度和沙粒徑對(duì)滲透性參量（等效流度和非Darcy流β因子）的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在沙粒徑分別為0.02⁰.06 mm、0.06⁰.010 mm... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：109 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-4 裂隙水沙流動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)Figure 2-4 Test system for water-sand permeabilty in fracture自行研制的滲透儀裝置可用于模擬研究裂隙水沙兩相流動(dòng)，其功能是使試樣保持一定的間距并固定，同時(shí)達(dá)到密封要求。滲透儀主要由上導(dǎo)流過(guò)渡板（1#）、高水材料（2#）、缸筒（3#）、下導(dǎo)流板（4#）、帶錐面的底座（5#）、頂蓋（6#）、O 型橡膠密封圈（8#）等組成圖 2-5。導(dǎo)流過(guò)渡板中開(kāi)有腰形通槽，通槽寬度為 12 mm，長(zhǎng)度為 76 mm，圖 2-6 和圖 2-7。上導(dǎo)流過(guò)渡板（1#）的高度為 90 mm，下導(dǎo)流過(guò)渡板（4高度為 30 mm。水沙由上導(dǎo)流過(guò)渡板進(jìn)入裂隙中，又經(jīng)過(guò)下導(dǎo)流過(guò)渡板進(jìn)座。底座設(shè)有水沙流出通道，利用錐面將直徑由 80 mm 連續(xù)過(guò)渡到 30 mm圖 2-8。

2 高水材料 3 缸筒 4 下導(dǎo)水過(guò)渡板 5 帶錐面的裂隙試樣 8 O 型橡膠密封圈 9 螺栓圖 2-5 密封試樣示意圖Figure 2-5 Schematic diagram of sealed sample7R(6) 99h

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]頁(yè)巖拉張型微裂縫幾何特征描述及滲透率計(jì)算[J]. 曲冠政,曲占慶,HAZLETT Randy Dolye,FREED David,MUSTAFAYEV Rahman.  石油勘探與開(kāi)發(fā). 2016(01)
[3]高滲壓條件下基于非達(dá)西流的裂隙巖體滲透特性研究[J]. 孟如真,胡少華,陳益峰,周創(chuàng)兵.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(09)
[4]考慮應(yīng)力歷史的巖石單裂隙滲流特性試驗(yàn)研究[J]. 楊金保,馮夏庭,潘鵬志.  巖土力學(xué). 2013(06)
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[6]虛擬流體方法的顯隱算法[J]. 丁巖,袁禮,楊莉.  計(jì)算物理. 2013(01)
[7]超聲速旋流分離器內(nèi)氣液兩相流流動(dòng)特性[J]. 文闖,曹學(xué)文,楊燕,張靜,楊濤.  中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(04)
[8]液固分布器的數(shù)值模擬和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 王一平,周翠彥,朱麗,劉俊杰,鄧林.  化工學(xué)報(bào). 2007(05)
[9]巖體裂隙的分形研究[J]. 邢占利.  礦業(yè)快報(bào). 2005(11)
[10]節(jié)理巖體表征單元體的分形幾何研究[J]. 盧波,葛修潤(rùn),朱冬林,陳劍平.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2005(08)

博士論文
[1]水沙混合物非Darcy裂隙滲流的試驗(yàn)研究[D]. 劉玉.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]巖石裂隙中水沙混合物滲流的滯后性試驗(yàn)研究[D]. 王志飛.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于離散元的裂隙巖體水沙滲流特性研究[D]. 邱艷勇.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
[3]裂隙氣液兩相滲流特性試驗(yàn)研究[D]. 姜廣輝.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[4]單裂隙中粗糙元及其疏密度對(duì)水流特性影響模擬研究[D]. 王瀟.合肥工業(yè)大學(xué) 2014
[5]固—液兩相磨粒流中對(duì)于顆粒碰撞結(jié)構(gòu)化表面的研究[D]. 王嘉琦.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[6]后臺(tái)階及方形鈍體繞流湍流場(chǎng)數(shù)值模擬及PIV實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郝儷娟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[7]漿化攪拌槽的液固兩相流及葉輪磨損特性的研究[D]. 李新明.中南大學(xué) 2012
[8]改良斜板沉淀池液固兩相流模擬及分離性能實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張宏媛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[9]軸流導(dǎo)葉式旋流分離器的研制[D]. 靜玉曉.中國(guó)石油大學(xué) 2010
[10]錯(cuò)流渦旋式高效固液分離器的試驗(yàn)研究與流場(chǎng)的數(shù)值模擬[D]. 梁曦.合肥工業(yè)大學(xué) 2010



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