煤自然发火实验台温度场数值模拟研究

发布时间：2017-03-24 03:09

  本文关键词：煤自然发火实验台温度场数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国有 56%以上的重点矿井存在煤层自然发火危险,煤层自燃火灾是影响煤矿安全生产的主要灾害之一。煤自燃是一个煤氧复合放热为主、自发产生热量及热量积蓄引起煤体升温的非常复杂的物理化学过程。因此,研究煤自燃过程中温度场的变化情况是研究煤自燃参数的前提。 本论文在广泛查阅中外文献和系统总结前人研究成果基础上,采用有限元分析理论、实验研究和计算机模拟相结合的研究方法,基于大型煤自然发火实验台(装煤量1.5t),对煤自燃温度场进行研究。论文从煤自然发火实验的分析、实验台炉体结构的研究入手,以计算机为辅助手段,利用有限元分析软件 ANSYS(ANalysis SYStem)的参数化设计语言 APDL(ANSYS Parametric Design Language)建立煤自然发火实验台有限元模型,通过对模型进行加载求解,得出炉体内煤体上各点在某一时刻的温度情况、炉体内任意一点在煤自燃过程中温度变化情况,以及高温点的移动变化规律;并通过改变漏风强度、散热边界条件、煤样破碎粒度参数对模型进行反复计算,得出各参数与煤自然发火期及高温点移动的关系曲线;实现了温度场可视化三维输出。最后,论文利用东荣三矿煤样实验对该模型进行实例应用,结果证明模型对实验台温度场模拟的有效性。 将有限元分析技术与煤自然发火实验台相结合,对温度场进行模拟研究,目前还属于较新的应用。论文提出了基于 ANSYS 软件的有限元模型,经过分析和实例验证,该模型对实验台温度场动态模拟的方法是可行的。利用该模型模拟实验台温度场可以克服实验条件单一、时间长等不足,通过改变参数多次计算,达到对实验参数优化、节约实验时间的目的。
【关键词】：煤自燃 温度场 有限元法 数值模拟 ANSYS
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 1 绪论8-15
• 1.1 问题的提出8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 煤自燃学说10-11
• 1.2.2 煤自燃过程实验模拟11
• 1.2.3 煤自燃数学模型及数值模拟11-12
• 1.2.4 有限元分析的发展现状和趋势12-13
• 1.3 研究内容13-14
• 1.4 技术路线14-15
• 2 煤自燃过程数学模型及其温度场数值模拟方案15-23
• 2.1 松散煤体自然发火数学模型15-20
• 2.1.1 松散煤体内漏风流流场数学模型16-17
• 2.1.2 松散煤体内氧浓度场数学模型17-18
• 2.1.3 松散煤体内温度场数学模型18-20
• 2.2 煤自燃温度场数值模拟方案20-21
• 2.3 本章小结21-23
• 3 煤自燃倾向性实验研究23-38
• 3.1 自然发火实验模拟条件23-26
• 3.1.1 蓄热条件23-24
• 3.1.2 供氧条件24-25
• 3.1.3 实验煤量25-26
• 3.2 大型煤自然发火实验台系统简介26-29
• 3.2.1 炉体结构27-28
• 3.2.2 控制系统28-29
• 3.2.3 监测系统29
• 3.3 煤样自燃倾向性实验29-37
• 3.3.1 实验原理29-30
• 3.3.2 实验条件30
• 3.3.3 实验过程30-31
• 3.3.4 实验原始记录31-32
• 3.3.5 实验结果分析32-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 数值模拟理论与有限元分析软件ANSYS38-47
• 4.1 有限元法38-40
• 4.2 有限元分析软件ANSYS40-43
• 4.2.1 ANSYS 的特点40-41
• 4.2.2 软件的结构41-43
• 4.3 参数设计语言APDL43
• 4.4 基于ANSYS 的温度场计算43-46
• 4.5 本章小结46-47
• 5 基于ANSYS 煤自燃实验台温度场模拟的实现47-65
• 5.1 物理模型47-48
• 5.2 模型假设48-49
• 5.3 温度场计算49-60
• 5.3.1 建立有限元模型49-50
• 5.3.2 加载载荷计算50-53
• 5.3.3 计算结果及分析53-58
• 5.3.4 计算结果与实验结果的对比分析58-60
• 5.4 影响温度场的各种因素模拟分析60-63
• 5.5 本章小结63-65
• 6 结论65-67
• 6.1 全文结论65-66
• 6.2 研究展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录1 温度场计算APDL 语言部分程序源代码71-76
• 附录2 攻读硕士学位期间科研工作及发表论文情况76-77
• 详细摘要77-89

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 周春山;煤自然实验过程中温度场的数值模拟研究[D];太原理工大学;2007年

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本文编号：264991