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煤炭自然发火的介尺度现象分析及建模

发布时间:2018-10-31 09:53
【摘要】:针对煤炭自然发火研究中宏观层面过于简化无法揭示反应机理,而微观层面过于细化直接应用到工程效果不理想的瓶颈,借鉴复杂系统理论和多尺度科学研究思路,分析了煤炭自然发火的反应粒子、颗粒内孔、单煤颗粒、颗粒聚团、堆积煤体的多尺度行为和特征,提出了破碎煤体堆积系统自然发火的介尺度概念,并探讨了描述型、关联型和极值型3种多尺度方法在煤炭自然发火介尺度研究中的适用性.基于关联型研究方法,通过分析颗粒聚团内部及聚团间的热力学和动力学的复杂作用,引入"树叉"模型并考虑孔隙率分布的非均匀特征,使单煤颗粒尺度与堆积煤体尺度相关联,实现了从实体模型到物理模型,再到数学模型的煤炭自然发火介尺度模型的构建过程.
[Abstract]:In view of the fact that the macroscopic level is too simplified to reveal the reaction mechanism in the study of coal spontaneous combustion, and the microscopic level is too fine to be directly applied to the bottleneck where the engineering effect is not ideal, this paper draws lessons from the complex system theory and multi-scale scientific research ideas. The multi-scale behavior and characteristics of coal spontaneous combustion reaction particle, particle inner pore, single coal particle, particle agglomeration and stacking coal body are analyzed. The mesoscale concept of spontaneous combustion of crushed coal body stacking system is put forward, and the descriptive type is discussed. Applicability of three multiscale methods of correlation and extremum in the study of coal spontaneous combustion mesoscale. Based on the correlation method, by analyzing the complex effects of thermodynamics and dynamics within and between granular clusters, the "tree fork" model is introduced and the inhomogeneous characteristics of porosity distribution are considered. The particle size of single coal is associated with the scale of coal accumulation, and the process of constructing the mesoscale model of coal spontaneous combustion from solid model to physical model and then to mathematical model is realized.
【作者单位】: 煤科集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室;煤炭科学研究总院;中国矿业大学安全工程学院;大连理工大学建设工程学部;
【基金】:国家自然科学基金项目(51574148) 国家国际科技合作专项项目(2015DFA61250) 国家“十三五”重点研发计划课题(2016YFC0801608)
【分类号】:TD752.2

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