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采空区多参数气-固耦合渗流模拟

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2012年第5期31卷 760-764页

作者：王月红温佳丽秦跃平张九零河北联合大学矿业工程学院河北省矿业开发与安全技术实验室河北唐山063009 中国矿业大学资源与安全工程学院北京100083

针对由于采空区内非均匀孔隙介质的存在,造成采空区风流动态流动的复杂性,在渗流力学与气-固理论相结合的基础上,采用理论分析、软件模拟以及实例验证等方法,分析了采空区内孔隙度变化规律以及多参数渗流连续数学模型;基于高效的有限体... 详细信息

针对由于采空区内非均匀孔隙介质的存在,造成采空区风流动态流动的复杂性,在渗流力学与气-固理论相结合的基础上,采用理论分析、软件模拟以及实例验证等方法,分析了采空区内孔隙度变化规律以及多参数渗流连续数学模型;基于高效的有限体积算法,进行了数值解算,并编制了模拟软件,研究结果表明:采空区内渗透率整体呈现"U型"筛分布,在进风口和回风口处最大,随着采空区深度的增加渗透率逐渐变小;压力呈"扇型"分布,在进风口处最大,随着向采空区延伸,压力变化逐渐趋近于零;采空区内渗流速度呈"弧型"分布,靠近工作面的区域漏风较强,随着向采空区延伸,漏风速度逐渐趋近于零;同时对模拟结果进行了三维和二维演示,使问题更清晰、直观明确,为辅助分析采空区瓦斯排放、自然发火、注氮灭火、大面积均压调压等诸多安全问题提供保障.

关键词：采空区渗流气-固耦合有限体积法孔隙度渗透率自然发火模拟

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排气管气固耦合系统振动特性

汽车工程 2006年第12期28卷 1078-1080,1085页

作者：李林凌黄其柏连小珉郑四发清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

推导出两端简支排气管气固耦合系统振动方程,研究排气管气固耦合系统的振动特性,并通过实验分析排气管气固耦合系统在特殊环境下的频率,为改善排气管的排气消声性能积累经验。

关键词：排气管道气-固耦合振动特性

真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用

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岩土力学 2016年第7期37卷 2109-2118页

作者：李文鑫王刚杜文州王鹏飞陈金华孙文斌山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 中煤科工集团重庆研究院瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,... 详细信息

为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,采用的试件尺寸为200 mm×100 mm×100 mm,可施加的最大轴压(σ1)为70 MPa、最大侧压(σ2)为35 MPa、最大侧压(σ3)为10 MPa、最大瓦斯压力为6 MPa。该装置具有以下特点:(1)σ1、σ2采用刚性压头加载,σ3采用柔性加载,三向应力分别独立加载;(2)设计了刚柔性压头及传压滑杆,使得σ1与σ2方向压头在同时加载过程中互不干扰;(3)通过伺服液压系统控制加载功能,使得装置性能稳定,应力与位移加载精确,易于控制;(4)气体渗流系统采用蜂窝孔对试件进行面通气,确保试件进气端瓦斯压力均匀分布;(5)采用多种高精度传感器进行监测,实时记录煤体所受应力值、变形量及瓦斯渗流量。用两种不同应力路径下的渗流试验对该系统准确性和可靠性进行了验证,结果表明,该装置性能稳定可靠。该装置可用于揭示煤与瓦斯在三向应力条件下的耦合作用机制,为防治瓦斯灾害及研究瓦斯抽采提供了可靠的试验基础。

关键词：采矿工程气-固耦合真三轴三向应力瓦斯渗流

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考虑吸附-解吸效应的气固耦合模型

湖南科技大学学报（自然科学版） 2020年第1期35卷 40-48页

作者：耿玉林亓宪寅贾善坡长江大学城市建设学院湖北荆州434100

在研究煤层气单井抽采模型时,首先根据有效应力和渗透率建立相关联系的方法,确立了煤层气固耦合理论方程,然后根据理论分析、数值模拟与常规理论实践规律相结合的方法,考虑了地应力对煤层气解吸、煤层渗透率和孔隙度的相互影响,建立了... 详细信息

在研究煤层气单井抽采模型时,首先根据有效应力和渗透率建立相关联系的方法,确立了煤层气固耦合理论方程,然后根据理论分析、数值模拟与常规理论实践规律相结合的方法,考虑了地应力对煤层气解吸、煤层渗透率和孔隙度的相互影响,建立了煤层气运移的数值模型,并观测抽采产量的变化.另外通过理论公式及数值模拟讨论吸附-解吸效应和Langmuir常量对气体压力、渗透率和抽采产量的影响,从而提高抽采产量和生产效率.研究结果表明:(1)煤层气开采过程中,有效应力和吸附-解吸效应都影响着孔隙通道直径的变化,两者存在竞争关系,导致煤层基质产生膨胀或收缩,进而影响渗透率的变化;(2)吸附-解吸效应能够显著提高抽采效率和产量.

关键词：吸附-解吸效应渗透率气-固耦合数值模拟

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催化燃烧过程中的气相火焰

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1534-1547页

作者：隋然清华大学能源与动力工程系、燃烧能源中心北京100084

催化燃烧技术的工业应用涵盖了我国“十四五”规划和2035远景目标纲要中指定的若干未来战略性产业,因此具有重要的科学和战略意义。在许多催化燃烧的应用场景中,气相火焰被点燃并与催化反应路径发生错综复杂的耦合关系。本文回顾了近年... 详细信息

催化燃烧技术的工业应用涵盖了我国“十四五”规划和2035远景目标纲要中指定的若干未来战略性产业,因此具有重要的科学和战略意义。在许多催化燃烧的应用场景中,气相火焰被点燃并与催化反应路径发生错综复杂的耦合关系。本文回顾了近年来贵金属催化通道内预混层流火焰的最新研究进展,简要梳理了催化通道内催化气相燃烧的控制方程、数值模型、点火和传递条件,以及氢气、合成气、甲烷、丙烷、正癸烷等重要燃料在铂、铑、钯等催化通道内的贫燃和富燃燃烧时的火焰形态和特性,尤其是化学、流动和传热传质等方面的决定因素。

关键词：催化燃烧催化-气相耦合燃烧微尺度燃烧气-固耦合贵金属催化

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高瓦斯厚煤层穿层钻孔瓦斯抽采方案模拟优化

当代化工研究 2024年第19期 122-124页

作者：兰安畅山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿山西046200

针对五阳煤矿02工作面钻孔布置盲目、瓦斯抽采效率低等问题。建立了含瓦斯煤体的气-固-损伤耦合数学模型,并将其导入COMSOL中,模拟了穿层钻孔瓦斯抽采时不同钻孔间距下瓦斯抽采效果。结果表明:钻孔间距为6 m时,在规定时间范围内的瓦斯... 详细信息

针对五阳煤矿02工作面钻孔布置盲目、瓦斯抽采效率低等问题。建立了含瓦斯煤体的气-固-损伤耦合数学模型,并将其导入COMSOL中,模拟了穿层钻孔瓦斯抽采时不同钻孔间距下瓦斯抽采效果。结果表明:钻孔间距为6 m时,在规定时间范围内的瓦斯体积分数和压力都能达到安全要求。现场应用后,瓦斯抽采体积分数和纯量呈现先上升后下降的趋势,在整个监测期间最大抽采瓦斯体积分数为49.15%,最大抽采纯量为5.95 m^(3)/min,瓦斯抽采效果良好,避免了02工作面回采过程中煤与瓦斯突出的危险。

关键词：穿层钻孔气-固耦合瓦斯抽采渗透率

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具有可变均压槽的气体静压推力轴承性能研究

摩擦学学报 2009年第4期29卷 329-334页

作者：张君安张文豪廖波刘波西安工业大学机电工程学院陕西西安710032

具有可变均压槽的气体静压推力轴承,是作者提出的一种新结构轴承.本文建立了这种新结构轴承的性能计算方法,用有限差分法耦合求解气体静压推力轴承的雷诺方程和弹性薄片的变形控制方程,得到轴承的各项性能参数,并通过试验加以对比验证,... 详细信息

具有可变均压槽的气体静压推力轴承,是作者提出的一种新结构轴承.本文建立了这种新结构轴承的性能计算方法,用有限差分法耦合求解气体静压推力轴承的雷诺方程和弹性薄片的变形控制方程,得到轴承的各项性能参数,并通过试验加以对比验证,计算结果与试验具有较好的一致性.结果表明该新型气体静压推力轴承的设计方案能够提高轴承的刚度.

关键词：空气静压轴承弹性均压槽刚度有限差分法气-固耦合

基于不同方向模量损失率的含瓦斯煤各向异性渗透模型

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岩土力学 2018年第2期39卷 635-643页

作者：亓宪寅李家卓王威长江大学岩土力学与工程研究中心湖北荆州434023 安徽理工大学省部共建深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室(筹) 安徽淮南232001 安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071

煤是自然界中一种常见的沉积岩,它具有显著的各向异性特征。然而目前针对煤体渗透特性研究,多数学者为了简化问题,多假设煤体为各向同性材料,提出了相应的各向同性渗透模型。这类模型并不能完全反映含瓦斯煤气-固耦合真实工程和室内试... 详细信息

煤是自然界中一种常见的沉积岩,它具有显著的各向异性特征。然而目前针对煤体渗透特性研究,多数学者为了简化问题,多假设煤体为各向同性材料,提出了相应的各向同性渗透模型。这类模型并不能完全反映含瓦斯煤气-固耦合真实工程和室内试验的实际情况。假设煤体为横观各向同性,推导出以不同方向模量损失率为关键参数的煤体各向异性渗透模型,在此基础上,推导出含瓦斯煤的气-固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究煤体各向异性对气体扩散和渗透的影响。理论和数值研究结果表明:不同方向的模量损失率R_i反映出煤体结构各向异性变化程度,若R_i不同,其煤体各方向渗透特性也不相同;煤体渗透率的改变主要受解吸附效应和有效应力作用双重影响,R_i反映了这两种效应对于渗透率的影响程度;单轴应变或位移控制边界条件下,水平方向的模量损失率R_1对于垂直方向的煤体渗透率改变量△k_z的影响程度大于对水平方向的煤体渗透率改变量△k_x的影响程度,垂直方向模量损失率R_3对△k_z的影响则弱于对于△k_x的影响。

关键词：含瓦斯煤弹性模量损失率解吸附效应渗透模型各向异性气-固耦合

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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