周期性边界下围岩温度场有限体积法分析

发布时间：2018-11-11 19:45

【摘要】：为研究矿井风流温度周期性变化对巷道围岩温度场的影响,依据能量守恒定律及围岩散热的特点,建立了周期性变化边界条件下的一维非稳态导热控制方程。引入了无因次准数,对围岩导热控制方程进行了无因次化,并利用变量分离法对控制方程进行了分解,然后运用有限体积法对分解的方程建立了热平衡方程,最后编写VB程序进行了求解。结果表明:在周期性边界条件下,围岩体各处的温度随时间周期性地波动,并且温度波动的振幅随围岩深度的延伸呈负指数规律变化,围岩体不同层面上的温度波具有振幅衰减和波动延迟的特点。综合以上分析,推导了巷道围岩体温度随深度和时间变化的函数关系式,并得到了巷道壁面热流波的计算公式,该研究加深了对周期性边界下围岩温度场变化规律的认识。
[Abstract]:In order to study the influence of the periodic variation of mine air flow temperature on the surrounding rock temperature field of roadway, according to the law of conservation of energy and the characteristics of heat dissipation of surrounding rock, the one-dimensional unsteady heat conduction control equation is established under the condition of periodic variation boundary condition. The dimensionless governing equation of surrounding rock heat conduction is introduced, and the governing equation is decomposed by the method of variable separation, and then the thermal equilibrium equation is established by using the finite volume method. Finally, the VB program is written to solve the problem. The results show that the temperature fluctuates periodically with time under the periodic boundary condition, and the amplitude of the temperature fluctuation varies negatively with the extension of the surrounding rock depth. The temperature waves in different layers of surrounding rock have the characteristics of amplitude attenuation and wave delay. Based on the above analysis, the functional expression of the temperature variation of surrounding rock mass with depth and time is derived, and the calculation formula of heat flow wave on tunnel wall surface is obtained. This study deepens the understanding of the variation law of surrounding rock temperature field under periodic boundary.
【作者单位】： 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51174211)
【分类号】：TD727.2

【参考文献】

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5 孙培德 ,朱萃琦;深井巷道围岩地温场的研究[J];中国矿业大学学报;1989年02期

6 孙培德;计算非稳定传热系数的新方法[J];中国矿业大学学报;1991年02期

7 赵君;姚有利;;煤矿井下风流温度周期性变化研究[J];中国煤炭;2012年02期

【共引文献】

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3 岑衍强,胡春胜,侯祺棕;井巷围岩与风流间不稳定换热系数的探讨[J];阜新矿业学院学报;1987年03期

4 秦跃平,秦凤华,于明学;用有限单元法研究回采工作面围岩散热[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1999年04期

5 周西华,单亚飞,王继仁;井巷围岩与风流的不稳定换热[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2002年03期

6 孔祥强;谢方静;陈喜山;陈丽霞;;围岩对矿井入风流温度的影响分析[J];金属矿山;2009年05期

7 孙培德;;Study on visualization simulation of temperature distributions in surrounding rock of tunnels in a deep mine[J];Journal of Coal Science & Engineering(China);2006年02期

8 张习军;王长元;姬建虎;;矿井热害治理技术及其发展现状[J];煤矿安全;2009年03期

9 时岚;张学博;;潮湿巷道围岩散热影响因素的数值分析[J];煤炭科学技术;2009年09期

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本文编号：2325943