采空区自然发火的多场耦合机理及三维数值模拟研究
| 摘要 | 第1页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 详细摘要 | 第8-11页 |
| Detailed Abstract | 第11-19页 |
| 1 绪论 | 第19-29页 |
| ·研究的目的和背景 | 第19-21页 |
| ·国内外研究现状 | 第21-26页 |
| ·煤自燃的相关理论研究 | 第21-22页 |
| ·煤自燃过程的实验研究 | 第22-23页 |
| ·采空区自然发火数值模拟研究 | 第23-25页 |
| ·目前研究存在的问题 | 第25-26页 |
| ·研究目标和内容 | 第26-27页 |
| ·研究目标 | 第26页 |
| ·研究内容 | 第26-27页 |
| ·研究方法和技术路线 | 第27-29页 |
| ·研究方法 | 第27页 |
| ·技术路线 | 第27-29页 |
| 2 煤自燃影响因素的实验研究 | 第29-47页 |
| ·油浴式煤低温氧化实验系统 | 第29-31页 |
| ·遗煤粒度分布特征 | 第31-33页 |
| ·氧浓度的影响 | 第33-39页 |
| ·煤样及实验过程 | 第33页 |
| ·实验结果 | 第33-35页 |
| ·耗氧速率 | 第35-38页 |
| ·放热强度 | 第38-39页 |
| ·讨论 | 第39页 |
| ·粒度的影响 | 第39-43页 |
| ·煤样及实验过程 | 第39-40页 |
| ·实验结果 | 第40-41页 |
| ·耗氧速率 | 第41页 |
| ·采空区遗煤的耗氧速率 | 第41-42页 |
| ·讨论 | 第42-43页 |
| ·挥发份的影响 | 第43-46页 |
| ·煤样及实验过程 | 第43-44页 |
| ·实验结果及分析 | 第44页 |
| ·耗氧速率 | 第44-45页 |
| ·放热强度 | 第45页 |
| ·讨论 | 第45-46页 |
| ·本章小结 | 第46-47页 |
| 3 采空区自然发火的多场耦合机理及数学模型 | 第47-73页 |
| ·采空区内的热量变迁规律 | 第47-52页 |
| ·采空区移动坐标系 | 第47-48页 |
| ·采空区自然发火的能量迁移理论 | 第48-49页 |
| ·采空区最高温度预判方程 | 第49-52页 |
| ·采空区自然发火的多场耦合机理 | 第52-55页 |
| ·采空区自然发火的影响因素 | 第52页 |
| ·采空区中“场”的概念 | 第52-53页 |
| ·采空区内的产热与散热规律 | 第53-54页 |
| ·采空区多场耦合作用的机理及过程 | 第54-55页 |
| ·采空区自然发火的多场耦合数学模型 | 第55-71页 |
| ·方向导数与梯度 | 第55-56页 |
| ·采空区流场数学模型 | 第56-60页 |
| ·三维采空区渗流参数 | 第60-62页 |
| ·采空区氧浓度场模型 | 第62-65页 |
| ·采空区冒落煤岩温度场模型 | 第65-68页 |
| ·采空区气体温度场数学模型 | 第68-70页 |
| ·采空区自然发火的多场耦合三维模型 | 第70-71页 |
| ·本章小结 | 第71-73页 |
| 4 三维模型的离散方法研究 | 第73-105页 |
| ·导热微分方程 | 第73-75页 |
| ·控制方程 | 第73-74页 |
| ·边界条件 | 第74-75页 |
| ·有限单元法离散 | 第75-87页 |
| ·有限单元法简述 | 第75-76页 |
| ·导热的有限元方程 | 第76-78页 |
| ·插值函数 | 第78-80页 |
| ·第一类边界及内部单元的离散化 | 第80-83页 |
| ·第二类边界单元的离散化 | 第83-85页 |
| ·第三类边界单元的离散化 | 第85-87页 |
| ·导热积分方程 | 第87-91页 |
| ·有向曲面的热通量 | 第87-89页 |
| ·导热积分方程的推导 | 第89-91页 |
| ·边界条件 | 第91页 |
| ·有限体积法离散 | 第91-102页 |
| ·有限体积法简述 | 第91-92页 |
| ·四面体网格节点的控制体 | 第92-94页 |
| ·导热的有限体积方程 | 第94-96页 |
| ·插值函数 | 第96页 |
| ·第一类边界及内部单元控制体的离散化 | 第96-99页 |
| ·第二类边界单元控制体的离散化 | 第99-100页 |
| ·第三类边界单元控制体的离散化 | 第100-102页 |
| ·有限单元法与有限体积法对比 | 第102-103页 |
| ·本章小结 | 第103-105页 |
| 5 模型的离散求解及程序设计 | 第105-135页 |
| ·模型中的参数离散处理 | 第105-106页 |
| ·采空区气体密度 | 第105-106页 |
| ·采空区孔隙率、渗透率 | 第106页 |
| ·采空区流场模型的离散 | 第106-109页 |
| ·控制体与插值函数选取 | 第106-107页 |
| ·采空区流场方程离散 | 第107-109页 |
| ·流场边界处理 | 第109页 |
| ·采空区速度方程的离散 | 第109页 |
| ·采空区氧浓度场模型的离散 | 第109-113页 |
| ·控制体与插值函数选取 | 第109-110页 |
| ·采空区氧浓度场方程离散 | 第110-112页 |
| ·氧浓度场边界处理 | 第112-113页 |
| ·采空区温度场模型离散 | 第113-122页 |
| ·冒落煤岩固体温度场离散 | 第114-116页 |
| ·气体温度场离散 | 第116-118页 |
| ·温度场边界处理 | 第118-122页 |
| ·采空区解算区域及网格划分 | 第122-125页 |
| ·解算区域 | 第122页 |
| ·网格划分 | 第122-123页 |
| ·节点编号及坐标 | 第123-125页 |
| ·线性方程组的求解 | 第125-131页 |
| ·节点线性方程的总体合成 | 第125-126页 |
| ·系数矩阵的压缩与存储 | 第126-129页 |
| ·系数矩阵的求解 | 第129-131页 |
| ·程序设计 | 第131-132页 |
| ·采空区自然发火模型的耦合求解 | 第131-132页 |
| ·程序结构流程 | 第132页 |
| ·本章小结 | 第132-135页 |
| 6 采空区自然发火的三维数值模拟及应用 | 第135-151页 |
| ·采空区自然发火三维仿真系统 | 第135-137页 |
| ·基础参数输入 | 第135-136页 |
| ·运行及解算过程 | 第136-137页 |
| ·河东矿采空区的自然发火模拟 | 第137-144页 |
| ·31005 工作面情况简介 | 第137页 |
| ·模拟参数选取 | 第137-138页 |
| ·采空区压力场分布 | 第138-139页 |
| ·采空区速度场分布 | 第139-141页 |
| ·采空区氧浓度场分布 | 第141-142页 |
| ·采空区气体及固体温度场分布 | 第142-144页 |
| ·工作推进速度的影响 | 第144-147页 |
| ·推进速度对氧浓度场的影响 | 第145页 |
| ·推进速度对固体温度场的影响 | 第145-147页 |
| ·遗煤厚度的影响 | 第147-150页 |
| ·遗煤厚度对氧浓度场的影响 | 第147-149页 |
| ·遗煤厚度对固体温度场的影响 | 第149-150页 |
| ·本章小结 | 第150-151页 |
| 7 注氮后的采空区自然发火研究 | 第151-167页 |
| ·采空区注氮设计 | 第151-154页 |
| ·注氮量确定及注氮设备选型 | 第151-152页 |
| ·注氮点位置及管径选择 | 第152-153页 |
| ·注氮管路布置方案 | 第153-154页 |
| ·采空区开区注氮数学模型及离散 | 第154-156页 |
| ·采空区开区注氮数学模型 | 第154-155页 |
| ·模型离散 | 第155-156页 |
| ·采空区防火注氮数值模拟 | 第156-159页 |
| ·注氮后的采空区压力场分布 | 第156-157页 |
| ·注氮后的采空区氧浓度分布 | 第157页 |
| ·注氮后的采空区温度场分布 | 第157-159页 |
| ·采空区温度现场观测 | 第159-165页 |
| ·测温系统 | 第160-162页 |
| ·现场测温方案及过程 | 第162页 |
| ·现场温度观测结果 | 第162-163页 |
| ·观测结果与模拟结果对比 | 第163-164页 |
| ·采空区综合防火技术措施 | 第164-165页 |
| ·本章小结 | 第165-167页 |
| 8 结论与展望 | 第167-171页 |
| ·主要结论 | 第167-169页 |
| ·创新点 | 第169页 |
| ·下一步工作展望 | 第169-171页 |
| 参考文献 | 第171-179页 |
| 致谢 | 第179-181页 |
| 作者简介 | 第181页 |
| 在学期间发表的学术论文 | 第181-182页 |
| 在学期间参加科研项目 | 第182页 |
| 主要获奖 | 第182页 |
