移动坐标下采空区自然发火的有限体积法模拟研究

【摘要】： 有限体积法(FVM)是求解偏微分方程的一种重要数值方法。该方法由于其物理意义明确,数学过程简单,,广泛应用与工程技术问题,尤其是流体力学、传热学等领域。本文运用流体力学、传热学等基础理论,根据能量守恒定律和傅立叶定律,推导出了有限体积法在传热学中应用的数学表达式,提出了一种新的有限体积算法。该算法得到与基于变分原理的有限单元法结果完全相同,解释了有限单元法数学表达式的物理意义,从而建立起两者之间的本质联系。采空区自然发火占煤矿火灾的60%以上,影响因素众多,关系复杂,给数值模拟带来很大困难。本文运用流体力学、渗流力学、矿井通风学、传质学、传热学等基础理论,在现场调查、理论分析、实验室实验和数值解算相结合的基础上,采用新的有限体积算法建立了移动坐标下采空区自然发火模型,利用VB语言编制了移动坐标下采空区自然发火模拟软件,选用tecplot9.0软件描述了采空区压力、流体流速、氧浓度、温度分布情况。运用主要成分分析法探讨了采空区自然发火主要影响因素对其的影响规律,研究成果对防治采空区自然发火有重要的理论和实际意义。