再生顶板裂隙注泡沫流体扩散模型及参数敏感性分析

发布时间：2021-10-10 12:24

　　泡沫流体因其优良的施工特性和应用效果是再生顶板裂隙漏风封堵及煤自燃防治的有效技术手段,基于再生顶板裂隙注泡沫流体工程背景,开展了泡沫流体在裂隙中的受力和流动分析,推导得出了泡沫流体在含原生介质阻滞作用的任意产状裂隙中的流动扩散数学模型,并采用ANSYS FLUENT软件构建了泡沫流体在再生顶板裂隙中的扩散数值模型,对比验证了数学模型的合理性。开展了泡沫流体再生顶板裂隙注浆扩散过程中的施工参数（含注浆压力、注浆孔半径）及裂隙参数（含裂隙开度、倾角、倾向、裂隙原始介质压力）对扩散规律的影响,并定量计算了参数对扩散过程的敏感度,得出裂隙开度对扩散距离影响最大、注浆压力次之、倾角和原生介质压力影响最小。 

【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(02)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

裂隙内浆液扩散及浆液微元体受力示意

基于图3的数值结果，提取泡沫流体在不同流动时间时对应的扩散距离和扩散锋面压力代入公式(21)计算出黏性特征时间，并与数值模型计算得出的结果进行对比，得出数值模型与数学模型在不同扩散距离处的黏性特征时间相对误差如图4所示。图4 数学模型与数值模型相对误差

图3 扩散流域内压力分布云图由图4可知，数值模型与数学模型得出的黏性特征时间随扩散距离变化规律具有一致性，但数值模型结果均大于数学模型，这是由于解析解在推导时省略了高阶屈服应力及注浆孔半径的影响，导致扩散到相同距离所需要的时间比数值模型所需时间更少。二者的相对误差随着扩散距离的增加而减小，符合扩散距离越大，注浆孔尺寸影响程度越小的规律。综上所述，数学模型与数值模型的相对误差均低于10%，表明数学模型具有一定的合理性。

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3428374