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综放工作面采空区自然发火三维数值模拟研究

刘宏波  
【摘要】:数值模拟方法以其准确性和实用性,越来越多的应用到了采空区火灾的治理之中,因此开发适用于实际开采条件的数值模拟软件就显得尤为重要。本文首先运用质量守恒定律、傅里叶定律、Fick定律、达西定律和能量守恒定律建立了三维采空区自然发火的数学模型,并确定了其边界条件;通过一系列实验得到了采空区自燃模型的关键参数;结合有限体积法和有限单元法的优点,以三维导热问题为例提出了新的有限体积法,得出了新的控制体选取方法,推导了数学公式,并用三维有限单元法对新的三维有限体积法进行了验证对比分析;用新的三维有限体积法对采空区自燃模型进行离散化得到相应的线性方程组;利用Visual Basic语言编制了三维采空区自然发火模拟软件,使用该软件对同忻矿首采工作面进行了模拟,分别求得采空区的压力分布、流场速度分布、氧浓度分布和温度场分布,并用后处理软件Tecplot10进行图形显示,该结果和同忻矿现场布点观测的结果基本吻合。该软件对采空区自然发火具有重要的应用价值。


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