采空区气体流场多尺度数值模拟及热蒸发效应分析

作者

杜斌赵磊
单位

中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室平顶山天安煤业股份有限公司
摘要

采空区漏风是诱发采空区遗煤自然发火的主要原因之一，然而在不同研究尺度下，采空区气体流动服从不同的规律。利用多尺度关联型分析方法分别从宏观尺度和介观尺度研究了采空区内自由流动域和多孔介质域内稳态流场的速度和压力分布情况；构建了热-流-湿多场耦合模型，并在此基础上使用多物理场模拟软件模拟了煤中水分受气体流动和热蒸发效应影响下的变化情况。结果表明：煤中水分含量会在热蒸发效应下逐渐降低，与热重分析实验得到的结果相吻合；背风侧受流场影响水蒸气的浓度较高；另外受到蒸发吸热的影响，煤体温度场不断发生变化，靠近背风侧煤体内部温度下降较慢。
关键词

介观尺度采空区漏风自然发火气体流场多物理场耦合模型气液两相流热蒸发
文章目录

1 采空区多尺度气体流动规律
1.1 采空区宏观尺度气体流动规律
1.2 采空区介观尺度气体流动规律
1.2.1 介观尺度垂直方向气体流动规律
1.2.2 介观尺度水平方向气体流动规律
2 采空区气体流场对遗煤湿分的热蒸发作用分析
3 热蒸发过程物理模型
3.1 液相
3.2 水蒸气相
3.3 相变
4 采空区气体流场对遗煤的热蒸发效应数值模拟
4.1 采空区气体流场对遗煤中水分的影响
4.1.1 多孔介质域中水分含量的变化情况
4.1.2 自由流动域水蒸气浓度的变化情况
4.2 热蒸发效应对采空区遗煤温度的影响
5 结语
引用格式

杜斌,赵磊.采空区气体流场多尺度数值模拟及热蒸发效应分析[J].煤矿安全,2023,54(02):84-91.DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.2023.02.014.
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