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基于动态扩散的煤层多场耦合模型建立及应用

中国矿业大学学报 2018年第1期47卷 32-39,112页

作者：林柏泉刘厅杨威中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室安全工程学院江苏徐州221116

为研究瓦斯抽采过程中煤层瓦斯流场演化规律,本文基于双重孔隙介质的假设,建立了应力场、渗流场和扩散场多场耦合模型,引入了动态扩散系数,使模拟结果更接近实际情况.结果表明:随着测点与钻孔距离的减小,煤层渗透率先减小后增大;瓦斯扩... 详细信息

为研究瓦斯抽采过程中煤层瓦斯流场演化规律,本文基于双重孔隙介质的假设,建立了应力场、渗流场和扩散场多场耦合模型,引入了动态扩散系数,使模拟结果更接近实际情况.结果表明:随着测点与钻孔距离的减小,煤层渗透率先减小后增大;瓦斯扩散系数的衰减系数λ在抽采初期对渗透率空间分布影响不显著,后期随着扩散系数的快速衰减,渗透率空间分布差异变大.当λ≤1×10^(-7)时,渗透率随时间先降低后升高;当λ≥2×10^(-7)时,随时间的增加,渗透率由先降低,再升高,然后再降低的变化趋势转为一直降低.衰减系数越大,裂隙内瓦斯压力衰减越快,基质孔隙压力衰减越慢.采用裂隙压力测得的有效抽采半径随时间增长越来越快,而采用基质孔隙压力测得的有效半径随时间增长逐渐趋于平缓,说明基质孔隙压力是确定钻孔有效抽采半径的合理指标.

关键词：含瓦斯煤气-固耦合双重孔隙介质瓦斯渗流动态扩散

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动态扩散问题的重心插值配点法

动态扩散问题的重心插值配点法

作者：樊菊兰长安大学

学位级别：硕士

许多工程问题、物理问题都可以转化为微分方程的初边值问题,但是大多数情况都求解不到精确的解析解,因此利用数值方法来求解这些问题很有必要。求解这类问题常见的数值计算方法有边界元法、有限差分法和有限元法等。重心插值配点法是一... 详细信息

许多工程问题、物理问题都可以转化为微分方程的初边值问题,但是大多数情况都求解不到精确的解析解,因此利用数值方法来求解这些问题很有必要。求解这类问题常见的数值计算方法有边界元法、有限差分法和有限元法等。重心插值配点法是一种全新的偏微分方程数值解方法,本文将此方法引入热传导方程和对流扩散方程中,并结合数值实例,验证了重心插值配点法的高精度的特点,并进一步探究了影响计算精度的因素。计算结果表明,重心插值配点法具有高精度,节点适应性好等优点,能很好地被应用在热传导方程和对流扩散方程中。选取Chebyshev节点时的计算精度比选取等距节点时高,但选取等距节点时的精度已经满足工程上的需求。主要开展了以下研究工作:(1)利用重心插值构造包含时间变量和空间变量的近似函数,利用Kronecker积离散微分算子,将微分算子用同阶微分矩阵代替,写出离散公式。(2)运用消去法或者置换法施加边界条件,将热传导方程和对流扩散方程的初值条件和边值条件进行离散,得到离散代数方程组,利用Matlab求解其数值解。(3)通过算例探究影响数值计算精度的因素,如节点数量,节点类型以及形参情况等,寻求尽可能高精度所需满足的条件。数值算例表明:重心插值配点法具有计算公式简单、节点适应性较好、程序实施方便及计算精度高等优点。(4)在一维方程的重心插值配点法基础上,推导了二维重心插值配点法的具体离散过程,进而通过二维算例验证了重心插值配点法的高精度、程序实施方便、节点适应性好等优点,且得到在二维情况下,时间方向上是无条件稳定的结论。

关键词：重心插值配点法热传导方程对流扩散方程动态扩散微分方程初值问题

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钨在铁中动态扩散的研究

兵器材料科学与工程 1998年第2期21卷 3-7页

作者：杨超经福谦兵器工业第五二研究所中国工程物理研究院一所

用Ｘ－射线能谱仪测量了７．１～１３．１６ＧＰａ不同压力冲击作用下钨铁耦合体的钨在铁中的扩散浓度。通过研究钨浓度的对数值与扩散深度幂指数的关系，得到了钨动态扩散动力学的类型。

关键词：一级轻气炮动态扩散钨扩散炼铁冲击载荷

牙星矿含瓦斯煤体动态扩散特征及多场耦合规律研究

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牙星矿含瓦斯煤体动态扩散特征及多场耦合规律研究

作者：宋浩然中国矿业大学

学位级别：硕士

煤层钻孔瓦斯抽采技术不仅能够有效防治煤矿瓦斯动力灾害,同时也可以实现煤层气的资源化利用。本文通过实验测试、理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了不同煤体的孔裂隙结构特征,探讨了多种尺寸煤粒的瓦斯扩散动力学规律,构建了煤层... 详细信息

煤层钻孔瓦斯抽采技术不仅能够有效防治煤矿瓦斯动力灾害,同时也可以实现煤层气的资源化利用。本文通过实验测试、理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了不同煤体的孔裂隙结构特征,探讨了多种尺寸煤粒的瓦斯扩散动力学规律,构建了煤层多物理场耦合数学模型,并以内蒙牙星煤矿416综采工作面瓦斯抽采为工程背景,研究了多种因素对瓦斯抽采效果的影响,阐明了采动煤层多场耦合规律,为解决井下实际工程问题提供依据。主要研究成果如下:(1)以牙星矿煤样为主其他矿为辅,开展了不同变质程度煤体的物理力学性质测试及孔隙结构特征分析试验,综合图像分析法与流体注入法表述了煤体的孔裂隙特征。(2)搭建了瓦斯扩散量动态采集实验平台,实现了扩散测试的精确化和自动化。利用该平台研究了不同尺寸煤粒瓦斯解吸扩散特性,结果表明:随着孔隙压力的逐渐升高,煤体的极限扩散率上升。由粒径尺度导致的煤样有效扩散系数差异存在一个临界区间,当煤体粒径没有升至该区间内时,扩散系数随粒径尺寸的增大而缓慢降低;当粒径超过临界区间时,扩散系数逐渐稳定在一个定值附近。(3)计算了不同煤体孔隙的迂曲度以及扩散孔道长度,定量分析了四种煤体的气体扩散能力的强弱顺序。给出了不同粒径尺度煤粒的瓦斯扩散模型,研究了不同粒径尺度煤粒的多级堆叠效应。(4)依据内蒙古牙星煤矿416工作面现场情况,建立了采动煤层的三维几何模型,阐明了工作面前方煤体应力分布规律。建立了考虑原岩区煤体非均质性和各向异性的单孔瓦斯抽采模型,并通过现场抽采流量数据验证了模型的合理性。揭示了不同参数对瓦斯抽采有效区域的影响规律,进而指导并确定布孔位置方案的科学性和高效性。(5)构建了采动煤层应力变形、应力损伤、瓦斯扩散和瓦斯渗流多场耦合的数学模型,分析了牙星矿416工作面前方煤体渗透率和瓦斯压力的时空演化规律。结果表明:随着距工作面距离的增加,煤体的渗透率呈现连续而不对称的“U”形分布规律,煤体的瓦斯压力呈现连续而不规则的“n”形分布规律。硕士研究生期间,已发表学术论文6篇,其中第一作者或通讯作者发表SCI论文1篇(JCR一区),核心论文2篇;申请国家发明专利6项,其中已授权发明专利2项,实用新型专利2项;独立主持并完成江苏省研究生实践创新计划项目(编号:SJCX18-0667)。该论文有图46幅,表9个,参考文献113篇。

关键词：动态扩散孔隙结构渗透率瓦斯抽采多场耦合

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动态扩散的危险天气下航班改航路径规划

滨州学院学报 2020年第2期36卷 14-19页

作者：苑永月秦亚楠滨州学院飞行学院山东滨州256603

危险天气影响飞行时,解决延误的一种有效办法是选择改航飞行。针对中心移动且边界按一定速度扩散的危险区,采用两步圆切线法合理规划同高度层的改航路线,让航班尽快绕过动态危险区,从而提高空域利用率。最后,对某一航段进行仿真分析,验... 详细信息

危险天气影响飞行时,解决延误的一种有效办法是选择改航飞行。针对中心移动且边界按一定速度扩散的危险区,采用两步圆切线法合理规划同高度层的改航路线,让航班尽快绕过动态危险区,从而提高空域利用率。最后,对某一航段进行仿真分析,验证了所建立模型的可行性。

关键词：圆切线动态扩散同高度层改航路径

基于VTK的Fick第二定律动态扩散过程模拟

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计算机系统应用 2012年第12期21卷 117-120页

作者：张建生西南科技大学制造科学与工程学院绵阳621010

Fick第二定律是固体物理学中关于非稳态条件下的扩散宏观理论基础,动态扩散过程的可视化模拟将有助于研究人员直观快捷地了解和掌握物质扩散对周围物质和环境的影响.使用VTK实现了Fick第二定律在一维条件下动态扩散过程的可视化模拟,为... 详细信息

Fick第二定律是固体物理学中关于非稳态条件下的扩散宏观理论基础,动态扩散过程的可视化模拟将有助于研究人员直观快捷地了解和掌握物质扩散对周围物质和环境的影响.使用VTK实现了Fick第二定律在一维条件下动态扩散过程的可视化模拟,为研究人员应用Fick第二定律以及迅速地直观了解扩散结果提供了有益的参考和方法.

关键词： Fick第二定律 VTK 动态扩散模拟

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非均质空间动态随机扩散的一般方程及其应用

地理科学 1997年第2期17卷 127-133页

作者：单卫东包浩生张凤轩国家土地管理局南京大学城市与资源学系阜阳市土地管理局

通过非均质空间条件下革新随机游动扩散模式的理论推导，结合实证研究成果，建立了非均质空间动态随机扩散方程。同时，将此方程应用于城市基准地价评估。

关键词：地理系统非均质空间动态扩散地价评估

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一种新型的动态扩散气孔计简介

灌溉排水 1995年第4期14卷 50-53页

作者：段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所

一种新型的动态扩散气孔计简介段爱旺（中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡４５３００３）１前言气孔开度控制着植株叶片的水分散失过程以及光合作用所需的二氧化碳的吸收过程。是联系植株蒸腾及光合过程与外部环境条件的关键因子之... 详细信息

一种新型的动态扩散气孔计简介段爱旺（中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡４５３００３）１前言气孔开度控制着植株叶片的水分散失过程以及光合作用所需的二氧化碳的吸收过程。是联系植株蒸腾及光合过程与外部环境条件的关键因子之一，也是反映植株生理状况的一个重要...

关键词：气孔测量学动态扩散气孔计农用仪器

多孔材料用于废水中放射性核素吸附的研究进展

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化工进展 2024年

作者：焦芮周涛孙寒雪李吉焱朱照琪李安兰州理工大学石油化工学院

针对传统吸附剂对放射性元素的去除，存在吸附时间较长以及吸附效果不理想等不足之处；新型多孔吸附材料如共价有机框架（COFs）、金属有机框架（MOFs）和共轭微孔聚合物（CMPs）等，由于优异的物理化学特性，高比表面积、高孔隙率、快... 详细信息

针对传统吸附剂对放射性元素的去除，存在吸附时间较长以及吸附效果不理想等不足之处；新型多孔吸附材料如共价有机框架（COFs）、金属有机框架（MOFs）和共轭微孔聚合物（CMPs）等，由于优异的物理化学特性，高比表面积、高孔隙率、快速的电荷载流子迁移率和可调的功能性，对于放射性核素的分离有着更高的分离效率。本文针对多种新型多孔吸附材料如共价有机框架（COFs）、金属有机框架（MOFs）和超高交联聚合物（HCPs）等对放射性元素的去除，通过总结新型多孔吸附材料用于放射性核素吸附分离的最新研究进展；着重讨论了新型多孔吸附材料的设计制备、放射性元素去除性能以及放射性元素去除机理；最后基于上述分析提出目前新型多孔吸附材料用于放射性核素吸附分离存在的问题如难以处理粉末状的新型多孔吸附材料，以及在极端化学条件下容易出现结构不稳定的问题，并对未来的相关研究方向进行了展望，例如将研究从纯粹的基础研究扩展到更实用的方面和大力开发有效的合成方法，以获得高产率且无副产物的产品。

关键词：多孔材料放射性核素量子筛分动态扩散高效分离