多组分—多孔岩土介质导热系数预测理论模型研究
发布时间：2021-06-14 18:35
岩土介质导热系数是表征其热传导能力的基本物性参数,该参数的准确与否直接影响到能源与环境领域诸多岩土传热传质有关现象、作用和灾害产生机理等基础研究工作的精度和准确性。但是,由于岩土介质的复杂性,针对其导热系数确定技术与方法的研究相对于岩土传热传质及多物理场耦合模型研究的热度而言,存在明显的滞后。有鉴于此,本文采用理论建模、室内实验和数值模拟三种方法,聚焦岩土介质多组分-多孔结构特征,对其导热系数预测模型进行了系统研究。首先,以复合材料有效特性研究基本混合理论模型为基础,分析了适用于多组分岩土介质导热系数预测基本混合理论模型的精度、应用范围及其一般性变化规律。针对基本混合理论模型统一表达式不能够有效退化为串联模型的问题进行了修正与退化过程分析,以此为基础建立了岩土介质导热系数预测组合结构模型。结果表明,基于基本混合理论模型的算术平均组合结构模型预测导热系数精度最优,是目前已有文献对该类组合结构模型研究与应用较多的主要原因。其次,以多尺度研究的均质化思想为基础,聚焦颗粒几何形状特征,补充和改进了多组分-多孔岩土介质导热系数预测圆柱形单元结构模型。结果表明,与原模型相比,改进型模型提高了与实验...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容、方法及技术路线
2 多组分岩土介质导热系数基本混合理论模型
2.1 基本混合理论模型及普适性变化规律
2.2 统一性混合理论模型修正及退化分析
2.3 基于混合理论模型的组合结构模型及方程体系
2.4 实验验证与讨论分析
2.5 本章小结
3 多组分-多孔颗粒岩土介质导热系数单元结构模型
3.1 改进型圆柱单元结构模型假设及参数关系
3.2 集总参数热阻分析法建模及模型方程体系
3.3 改进型模型验证与分析
3.4 补充型圆柱单元结构模型假设及参数关系
3.5 补充型圆柱单元结构模型建立及方程体系
3.6 补充型模型验证与分析
3.7 统一性土-水-导热系数特征曲线概念模型及其演化机制
3.8 本章小结
4 多组分-多孔岩土介质导热系数分形-毛细管模型
4.1 分形理论基础
4.2 毛细管(束)理论模型基础
4.3 孔隙几何参数关系与REV尺度判据
4.4 孔隙尺度对空气导热系数影响-克努森效应
4.5 分形-毛细管理论模型及其方程体系
4.6 模型验证与讨论分析
4.7 本章小结
5 岩土介质微细观结构表征及导热模拟
5.1 表面形态与导热特性的SEM图像分析
5.2 基于CT图像岩土试样孔隙结构三维重构
5.3 岩土试样三维重构孔隙结构细观表征与分析
5.4 基于三维重构REV结构岩土介质导热模拟
5.5 本章小结
6 结论及展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]动静组合荷载下砂岩冲击岩爆碎屑分形特征[J]. 何满潮,王炀,苏劲松,刘冬桥. 中国矿业大学学报. 2018(04)
[2]基于CT的数字岩心三维建模[J]. 林承焰,王杨,杨山,任丽华,由春梅,吴松涛,吴玉其,张依旻. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(01)
[3]基于CT显微图像的烧结矿孔隙特征分析及有效热导率预测[J]. 周明熙,周昊,马鹏楠,程明. 化工学报. 2018(02)
[4]基于有效介质理论的煤岩界面识别方法研究[J]. 程园新,韩楠楠,丁恩杰,赵端,王昕. 煤炭科学技术. 2017(10)
[5]岩石热物理性质的研究进展及发展趋势[J]. 程超,于文刚,贾婉婷,林海宇,李莲庆. 地球科学进展. 2017(10)
[6]土热传导系数及模型的研究现状和展望[J]. 张楠,夏胜全,侯新宇,王照宇. 岩土力学. 2016(06)
[7]基于CT三维重建的煤层气非达西渗流数值模拟[J]. 王刚,杨鑫祥,张孝强,武猛猛,李文鑫. 煤炭学报. 2016(04)
[8]利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例[J]. 李军,金武军,王亮,武清钊,路菁,郝士博. 石油与天然气地质. 2016(01)
[9]基于DTM阈值分割法的孔裂隙煤岩体瓦斯渗流数值模拟[J]. 王刚,杨鑫祥,张孝强,李文鑫,史林肯. 岩石力学与工程学报. 2016(01)
[10]煤储层微小孔孔隙结构的低场核磁共振研究[J]. 谢松彬,姚艳斌,陈基瑜,姚伟. 煤炭学报. 2015(S1)
博士论文
[1]岩石孔隙结构三维重构及微细观渗流的数值模拟研究[D]. 王金波.中国矿业大学（北京） 2014
[2]基于CT图像处理的冻结岩石细观结构及损伤力学特性研究[D]. 刘慧.西安科技大学 2013
[3]深部热环境围岩及风流传热传质研究[D]. 王义江.中国矿业大学 2010
[4]数字岩心及孔隙网络模型重构方法研究[D]. 赵秀才.中国石油大学 2009
硕士论文
[1]低温保护热板法测量绝热材料导热系数研究[D]. 张涛.南京航空航天大学 2015
[2]基于数字图像处理技术的岩石孔隙参数提取方法研究[D]. 宋震.南京大学 2014
本文编号：3230113
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容、方法及技术路线
2 多组分岩土介质导热系数基本混合理论模型
2.1 基本混合理论模型及普适性变化规律
2.2 统一性混合理论模型修正及退化分析
2.3 基于混合理论模型的组合结构模型及方程体系
2.4 实验验证与讨论分析
2.5 本章小结
3 多组分-多孔颗粒岩土介质导热系数单元结构模型
3.1 改进型圆柱单元结构模型假设及参数关系
3.2 集总参数热阻分析法建模及模型方程体系
3.3 改进型模型验证与分析
3.4 补充型圆柱单元结构模型假设及参数关系
3.5 补充型圆柱单元结构模型建立及方程体系
3.6 补充型模型验证与分析
3.7 统一性土-水-导热系数特征曲线概念模型及其演化机制
3.8 本章小结
4 多组分-多孔岩土介质导热系数分形-毛细管模型
4.1 分形理论基础
4.2 毛细管(束)理论模型基础
4.3 孔隙几何参数关系与REV尺度判据
4.4 孔隙尺度对空气导热系数影响-克努森效应
4.5 分形-毛细管理论模型及其方程体系
4.6 模型验证与讨论分析
4.7 本章小结
5 岩土介质微细观结构表征及导热模拟
5.1 表面形态与导热特性的SEM图像分析
5.2 基于CT图像岩土试样孔隙结构三维重构
5.3 岩土试样三维重构孔隙结构细观表征与分析
5.4 基于三维重构REV结构岩土介质导热模拟
5.5 本章小结
6 结论及展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]动静组合荷载下砂岩冲击岩爆碎屑分形特征[J]. 何满潮,王炀,苏劲松,刘冬桥. 中国矿业大学学报. 2018(04)
[2]基于CT的数字岩心三维建模[J]. 林承焰,王杨,杨山,任丽华,由春梅,吴松涛,吴玉其,张依旻. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(01)
[3]基于CT显微图像的烧结矿孔隙特征分析及有效热导率预测[J]. 周明熙,周昊,马鹏楠,程明. 化工学报. 2018(02)
[4]基于有效介质理论的煤岩界面识别方法研究[J]. 程园新,韩楠楠,丁恩杰,赵端,王昕. 煤炭科学技术. 2017(10)
[5]岩石热物理性质的研究进展及发展趋势[J]. 程超,于文刚,贾婉婷,林海宇,李莲庆. 地球科学进展. 2017(10)
[6]土热传导系数及模型的研究现状和展望[J]. 张楠,夏胜全,侯新宇,王照宇. 岩土力学. 2016(06)
[7]基于CT三维重建的煤层气非达西渗流数值模拟[J]. 王刚,杨鑫祥,张孝强,武猛猛,李文鑫. 煤炭学报. 2016(04)
[8]利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例[J]. 李军,金武军,王亮,武清钊,路菁,郝士博. 石油与天然气地质. 2016(01)
[9]基于DTM阈值分割法的孔裂隙煤岩体瓦斯渗流数值模拟[J]. 王刚,杨鑫祥,张孝强,李文鑫,史林肯. 岩石力学与工程学报. 2016(01)
[10]煤储层微小孔孔隙结构的低场核磁共振研究[J]. 谢松彬,姚艳斌,陈基瑜,姚伟. 煤炭学报. 2015(S1)
博士论文
[1]岩石孔隙结构三维重构及微细观渗流的数值模拟研究[D]. 王金波.中国矿业大学（北京） 2014
[2]基于CT图像处理的冻结岩石细观结构及损伤力学特性研究[D]. 刘慧.西安科技大学 2013
[3]深部热环境围岩及风流传热传质研究[D]. 王义江.中国矿业大学 2010
[4]数字岩心及孔隙网络模型重构方法研究[D]. 赵秀才.中国石油大学 2009
硕士论文
[1]低温保护热板法测量绝热材料导热系数研究[D]. 张涛.南京航空航天大学 2015
[2]基于数字图像处理技术的岩石孔隙参数提取方法研究[D]. 宋震.南京大学 2014
本文编号：3230113
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