| 摘要 | 第4-7页 |
| Abstract | 第7-10页 |
| 1 引言 | 第16-30页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第16-19页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第19-25页 |
| 1.2.1 矿井深部开采热害治理研究现状 | 第19-20页 |
| 1.2.2 围岩温度场以及围岩传热研究现状 | 第20-23页 |
| 1.2.3 巷道风流与围岩间对流传热研究现状 | 第23-24页 |
| 1.2.4 目前存在的问题 | 第24-25页 |
| 1.3 研究目标和研究内容 | 第25-27页 |
| 1.3.1 研究目标 | 第25-26页 |
| 1.3.2 研究内容 | 第26-27页 |
| 1.4 研究方法和技术路线 | 第27-29页 |
| 1.4.1 研究方法 | 第27-29页 |
| 1.4.2 技术路线 | 第29页 |
| 1.5 本章小结 | 第29-30页 |
| 2 巷道围岩散热影响因素及导热方程分析 | 第30-48页 |
| 2.1 影响巷道围岩散热主要因素 | 第30-33页 |
| 2.1.1 与巷道围岩有关的影响因素 | 第30-31页 |
| 2.1.2 与巷道风流有关的影响因素 | 第31-33页 |
| 2.1.3 巷道断面形状以及围岩壁面粗糙度 | 第33页 |
| 2.1.4 原始岩温对围岩散热的影响 | 第33页 |
| 2.2 巷道围岩导热微分方程 | 第33-39页 |
| 2.2.1 巷道围岩散热理论分析 | 第33-34页 |
| 2.2.2 直角坐标系下巷道围岩导热微分方程 | 第34-37页 |
| 2.2.3 柱坐标系下巷道围岩导热微分方程 | 第37-39页 |
| 2.3 巷道围岩导热积分方程 | 第39-40页 |
| 2.3.1 三维坐标系下导热积分方程 | 第39页 |
| 2.3.2 二维坐标系下导热积分方程 | 第39-40页 |
| 2.4 巷道围岩导热单值条件 | 第40-42页 |
| 2.4.1 几何条件 | 第40-41页 |
| 2.4.2 物理条件 | 第41页 |
| 2.4.3 时间条件 | 第41页 |
| 2.4.4 边界条件 | 第41-42页 |
| 2.5 巷道围岩导热控制方程无因次化 | 第42-43页 |
| 2.6 巷道围岩导热控制方程分解 | 第43-45页 |
| 2.6.1 年平均风温和波动风温下导热控制方程 | 第43-44页 |
| 2.6.2 有因次形式的导热控制方程 | 第44-45页 |
| 2.6.3 无因次形式的导热控制方程 | 第45页 |
| 2.7 本章小结 | 第45-48页 |
| 3 巷道围岩导热数值计算方法分析 | 第48-62页 |
| 3.1 巷道围岩散热数值计算基本原理 | 第48-49页 |
| 3.1.1 有限差分法 | 第48页 |
| 3.1.2 有限元法 | 第48-49页 |
| 3.1.3 有限体积法 | 第49页 |
| 3.2 二维直角坐标系下有限体积法分析 | 第49-54页 |
| 3.2.1 非圆形巷道围岩导热平衡方程 | 第50页 |
| 3.2.2 温度插值函数 | 第50-51页 |
| 3.2.3 非圆形巷道围岩单元对热平衡方程的贡献 | 第51-52页 |
| 3.2.4 非圆形巷道围岩边界热平衡方程 | 第52-54页 |
| 3.3 一维柱坐标系下有限体积法分析 | 第54-57页 |
| 3.3.1 圆形巷道围岩体内部节点划分 | 第54-55页 |
| 3.3.2 圆形巷道围岩体内部节点热平衡方程 | 第55-56页 |
| 3.3.3 圆形巷道围岩体边界节点热平衡方程 | 第56-57页 |
| 3.4 程序设计及算例分析 | 第57-61页 |
| 3.5 本章小结 | 第61-62页 |
| 4 巷道围岩散热模拟软件开发 | 第62-76页 |
| 4.1 开发软件平台简介 | 第62页 |
| 4.2 巷道围岩散热模拟软件概述 | 第62-66页 |
| 4.2.1 巷道围岩散热模拟软件功能 | 第63页 |
| 4.2.2 巷道围岩散热模拟软件性能 | 第63-64页 |
| 4.2.3 巷道围岩散热模拟软件数据背景 | 第64-65页 |
| 4.2.4 程序执行过程 | 第65-66页 |
| 4.3 程序设计及部分功能代码 | 第66-73页 |
| 4.3.1 程序设计流程 | 第67页 |
| 4.3.2 计算模型选择模块 | 第67-68页 |
| 4.3.3 围岩网格划分模块 | 第68-71页 |
| 4.3.4 内部网格节点编号 | 第71-72页 |
| 4.3.5 程序编制注意事项 | 第72-73页 |
| 4.3.6 输出结果后处理模块 | 第73页 |
| 4.4 软件使用流程及用户界面 | 第73-75页 |
| 4.5 本章小结 | 第75-76页 |
| 5 非圆形巷道最优等值圆形巷道半径选取 | 第76-88页 |
| 5.1 非圆形巷道转换为等值圆形巷道计算的意义 | 第76-77页 |
| 5.2 常见非圆形巷道等值半径 | 第77页 |
| 5.3 巷道围岩壁面散热量计算 | 第77-78页 |
| 5.4 巷道围岩传热热阻计算 | 第78-79页 |
| 5.5 等值圆形巷道围岩散热比较研究 | 第79-80页 |
| 5.5.1 对比分析等值圆形巷道与非圆形巷道围岩散热 | 第79-80页 |
| 5.5.2 围岩散热量相对误差分析 | 第80页 |
| 5.6 巷道围岩数值模拟计算模型 | 第80-83页 |
| 5.6.1 巷道围岩的物理模型 | 第80-82页 |
| 5.6.2 等值圆形巷道围岩当量半径的计算 | 第82页 |
| 5.6.3 巷道围岩壁面温度的计算 | 第82-83页 |
| 5.7 等值圆形巷道计算误差分析 | 第83-87页 |
| 5.8 本章小结 | 第87-88页 |
| 6 周期性边界围岩温度场有限体积法分析 | 第88-106页 |
| 6.1 大气温度周期性变化规律研究 | 第88-91页 |
| 6.2 数值计算的初始条件 | 第91页 |
| 6.3 圆形巷道内部温度场结果分析 | 第91-101页 |
| 6.3.1 不同深度处围岩体温度波变化规律 | 第91-92页 |
| 6.3.2 围岩壁面温度周期性变化规律 | 第92页 |
| 6.3.3 围岩体温度波振幅随深度变化规律 | 第92-93页 |
| 6.3.4 围岩体温度随深度和傅里叶数变化的函数关系 | 第93-100页 |
| 6.3.5 周期性变化巷道围岩壁面热流波 | 第100-101页 |
| 6.4 风温沿程波动的振幅和滞后的相位 | 第101-102页 |
| 6.5 算例分析 | 第102-104页 |
| 6.6 本章小结 | 第104-106页 |
| 7 周期性风温巷道围岩温度场模拟实验研究 | 第106-124页 |
| 7.1 巷道围岩模拟实验研究背景 | 第106-107页 |
| 7.2 建立巷道围岩导热控制方程 | 第107-108页 |
| 7.3 巷道围岩相似模型试验相似准则 | 第108-110页 |
| 7.3.1 相似比确定的原则 | 第108-109页 |
| 7.3.2 相似比的计算 | 第109-110页 |
| 7.3.3 相似实验实施说明 | 第110页 |
| 7.4 实验系统平台概述 | 第110-117页 |
| 7.4.1 实验系统平台主要功能 | 第111页 |
| 7.4.2 实验系统平台主要技术特征 | 第111-112页 |
| 7.4.3 井巷实验模拟主体装置 | 第112-114页 |
| 7.4.4 井巷实验模拟数据采集系统 | 第114-115页 |
| 7.4.5 实验TC-i测试 | 第115-116页 |
| 7.4.6 后台处理软件 | 第116-117页 |
| 7.5 实验步骤和实验内容 | 第117-119页 |
| 7.5.1 实验模型浇筑 | 第117页 |
| 7.5.2 实验步骤 | 第117-118页 |
| 7.5.3 实验内容 | 第118-119页 |
| 7.6 实验结果与讨论 | 第119-122页 |
| 7.6.1 巷道内无因次温度与傅里叶数之间的关系 | 第120页 |
| 7.6.2 巷道内温度波波动振幅随深度之间的变化关系 | 第120-121页 |
| 7.6.3 巷道内温度波波动相位延迟随深度之间的变化关系 | 第121-122页 |
| 7.7 本章小结 | 第122-124页 |
| 8 结论与展望 | 第124-128页 |
| 8.1 主要结论 | 第124-126页 |
| 8.2 创新点 | 第126-127页 |
| 8.3 下一步工作展望 | 第127-128页 |
| 参考文献 | 第128-138页 |
| 致谢 | 第138-140页 |
| 作者简介 | 第140-141页 |
