煤岩体传热性能的离散元数值模拟

发布时间：2021-10-07 05:08

　　近年来,煤炭消耗量的日益增加导致矿井开采的深度越来越深,开采难度也随之增大,其中高温热害问题成为了开采过程中不可避免的危害之一。煤岩体是矿井煤层中重要的组成部分,煤层中煤岩体的岩性组合以及岩石与煤之间接触面的厚度往往是多种多样的,两者的改变会导致煤岩体内热量传递情况发生变化,直接影响到煤岩体的表面温度,容易造成煤层自燃、矿井热害、瓦斯事故等危害隐患,因此展开不同岩性和不同接触面厚度煤岩体的热传导研究在工程实际当中具有重要的意义。基于以上工程背景,本文采用数值模拟的方法,分析了岩性和接触面厚度的改变对煤岩体传热性能的影响,主要研究内容如下:（1）针对不同岩性（粉砂岩、泥岩、砂岩和细砂岩）煤岩体,开展热传导二维数值模拟研究,重点分析温度场云图和各测点曲线对比图的变化情况。研究结果表明:煤岩体的导热性能会受其内部导热系数分布的影响,导热系数越大的区域,导热性能越好,导热速度越快;四种不同岩性的煤岩体中,岩石区导热系数最大的煤岩体,导热能力最强,其中岩石区为细砂岩的煤岩体导热性能最好。（2）针对不同接触面厚度（2mm、3mm、4mm和5mm）煤岩体,开展热传导二维数值模拟研究,重点分析温度场云... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图12018年及2019年能源消费结构和2025年预测[1-2]

传热学理论与离散单元法9温度梯度是在温度场中，某一点的等温面与其相邻的温度面的温度差与法线之间的距离比的极限，表示为TgradnTnTgradTn0lim（2.7）其正方向为温度升高的方向，温度梯度是一个矢量。图2.1等温面与温度梯度4）热流密度在单位时间内通过的单位面积传递的热量就是热流密度，在导热过程中的任意一点热流密度矢量正比于其温度梯度，用傅里叶定律表示为qgradT（2.8）式中，q为热流密度矢量；为导热系数；负号是指热量传递的方向即为温度降低的方向。在导热过程中的某一方向上的热流量与其方向导数的关系可以表示为zTAyTAxTAzyx；；（2.9）2.1.3导热的基本微分方程利用傅里叶定律只能求解温度场内任意一点处的热流量，相当于只能求解一维的稳态导热问题，对于二维以上的多维稳态导热问题和一维以上的多维非稳态导热问题都不能得以解决，故需要结合傅里叶定律与能量守恒定律，关联物体内的各点温度，建立起求解物体内部的温度场通用微分方程。

微元体内的导热


本文编号：3421415