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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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基于DEM-CFD方法的煤颗粒堆积体有效导热系数介尺度研究

作者(Author):

  • 梁运涛
  • 胡沛裕
  • 王树刚
  • 蒋爽
  • 宋双林
  • 田富超

作者单位:

  • 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
  • 大连理工大学 建设工程学部
  • 大连民族大学 土木工程学院

关键词:

  • 尺度上联
  • 介尺度
  • 颗粒堆积体
  • 有效导热系数
  • 数值模拟
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

煤矿高温火区发展蔓延过程具有明显的介尺度特性。基于第一性原理,讨论煤矿高温火区发展过程中,介尺度对微观传热机理与宏观能量迁移现象的关联作用,有助于推动煤自燃及热动力灾害领域的深入研究。首先,采用离散元方法(DEM)模拟煤颗粒下落、堆积及压实过程,建立数字堆积结构;基于单煤颗粒尺度与采空区尺度之间的介尺度Ⅱ,建立煤颗粒堆积体内流动及换热过程的计算模型,经验证该模型温度场预测平均误差小于1.77%,具有较高精度。其次,以所建立的颗粒堆积结构及相关数值计算为基础,发展了适用于煤矿隐蔽火源发展蔓延规律研究的有效导热系数尺度上联方法。此方法以温度场数值计算结果为基础,以最小二乘优化算法为核心,有效导热系数计算结果可以准确预测真实温度分布,有效地实现了单煤颗粒尺度到采空区尺度的信息传递。再次,计算了有效导热系数在颗粒雷诺数(Rep)介于3 ~ 6000区间内的变化规律,结果表明有效导热系数在该范围内与Rep成线性关系。最后,提出了采空区内有效导热系数尺度上联经验公式。在其适用范围内(3 < Rep < 6000),该公式平均误差为7.17%;针对采空区内实际情况(Rep < 200),该公式平均误差为4.50%。


梁运涛,胡沛裕,王树刚,蒋爽,宋双林,田富超.基于DEM-CFD方法的煤颗粒堆积体有效导热系数介尺度研究[J/OL].煤炭学报:1-8[2021-06-23].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.HZ21.0633.
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