首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
赋存于地球深部的地热资源,以其储量丰富、清洁再生等优势,有望成为破解我国能源困局,助推“双碳”目标实现的重要途径之一。干热岩(HDR)开发过程中,面临着高温高压环境下水-岩作用问题,在温度场、渗流场、应力场、化学场(THMC)等多场耦合作用下,岩体应力腐蚀效应和疲劳劣化会诱发岩石微裂纹-裂缝扩展、成核与丛集行为,进而影响增强型地热系统(EGS)的热交换效率和地质体稳定性,这也是制约干热岩长期安全开发的瓶颈,亟待突破。通过总结现有干热岩高温高压下多场损伤研究中的实验探索、理论模型、数值分析等多手段跨尺度方法,分析干热岩在高温高压及水环境下的应力腐蚀效应,可阐明循环生产过程中低温工质与高温地质体循环换热下干热岩储层结构演化的动态过程及工程响应,进而揭示THMC多场耦合作用下干热岩储层疲劳劣化损伤机理,为我国深部地热资源高效安全开发提供理论支撑和地质保障; 但仍亟待深入开展增强型地热系统的THMC多场耦合作用下岩体应力腐蚀效应的干热岩疲劳劣化机制与长期稳定性研究,如考虑应力腐蚀效应和疲劳损伤的干热岩长期强度评价模型、基于跨尺度疲劳损伤评价的干热岩开发下地质体长期稳定性方法、适应于干热岩储层改造及裂缝网络演化下THMC多场耦合数值方法。  相似文献   

2.
为了研究增强型地热系统热储段温度场分布的特点,以及系统在开采过程中结构性能的评估和利用效率变化的规律,结合北京市地质结构活动探测的结果,建立了增强型地热系统热固流耦合微分控制方程,提出了天然裂隙-断层模式热固流的二维数学模型。基于离散裂隙网络模型,对裂隙-断层模式的岩体-水流耦合换热过程进行数值模拟与分析。通过不同算例设置,进行了12 a的计算研究,分析了水流流速、地层断距等因素对岩体温度场、水流温度场的影响效果。在此基础上,总结了不同生产距离水流出口温度和不同岩体固定距离点温度随时间的变化规律。  相似文献   

3.
饱和多孔岩体中温度场渗流场应力场耦合分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用混合物理论,推导出裂隙岩体等效连续介质温度场、渗流场和应力场三场耦合的全耦合数学模型及其控制方程.采用全耦合求解法给出了控制方程的有限元表达式,编制了相应的二维有限元程序.给出的应用算例计算结果较好地反映了渗流、应力及温度场耦合作用下位移、孔隙水压力、温度的变化规律,表明了该计算模型与所开发的数值计算程序是合理和实用的.  相似文献   

4.
从流体扩散能量叠加原理出发,建立了裂隙岩体介质的渗流张量解析表达式。综合应用断裂力学与损伤理论,探讨了复杂应力状态下裂隙岩体在压剪、拉剪应力状态下损伤演化方程,提出了渗透张量随裂隙损伤发展的关系以及裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合模型。  相似文献   

5.
煤层气热-流-固耦合渗流的数学模型   总被引:6,自引:0,他引:6  
在煤层气的开采过程中,煤体变形与流体流动是相互耦合作用的。由于甲烷气的解吸热效应,煤层气的渗流又是一个非等温过程,因此对渗流场、变形场及温度场耦合作用下煤层气的渗流规律进行研究具有重要的意义。本文综合利用流体力学、岩石力学和传热学理论,给出了考虑温度场、流体渗流场和变形场作用下的水-煤层气两相流体渗流理论,并给出其耦合求解的方法,通过数值模拟的方法,研究了温度铲应对煤层气开发的影响。  相似文献   

6.
针对目前多孔介质热流固耦合数学模型多为不完全耦合模型,且物理模型多为一维或一维轴对称模型的现状,对二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合问题进行数学建模和数值分析. 采用强耦合方式实现热流固3个物理场的完全耦合. 在平板左侧施加30 ℃流体和固体温度边界条件及固定位移边界条件,平板其他边界温度场和位移场假设为自然边界条件,平板四周加载0 Pa的孔隙压力边界条件. 利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件的偏微分方程(PDEs)模式实现上述完全耦合模型的求解,得到渗流场、应变场以及双温度场的数值解. 数值结果表明,随时间增加,流体和固体温度、应变及孔隙压力沿x轴方向传递,同时发现x轴方向应变远大于y轴方向应变. 此外,随时间增加,y轴方向应变和孔隙压力最大值逐渐减小. 研究建立的数学模型和数值解有助于深入认识二维饱和多孔介质热流固完全耦合力学行为.  相似文献   

7.
采用分区耦合数值算法,以火灾环境下气瓶传热过程为研究对象,依据气瓶外表面温度和热流密度连续性耦合边界条件,计算得到了在火灾环境下氢气瓶的温度场、热流密度分布,以及内部介质的温度场和压力场。模拟结果表明:热流密度和温度场显不均匀分布,气瓶的中底部热流密度、温度最高,可能是气瓶薄弱环节。气瓶的热响应是研究气瓶力学响应和其失效机制的前提,对气瓶的安全设计和灭火救援具有一定的参考价值。  相似文献   

8.
裂隙岩体大稳态渗流场与损伤场耦合分析模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
从流体扩散能量叠加原理出发,建立了裂隙岩体介质的渗流张量解析表达式。综合应用断裂力学与损伤理论,探讨了复杂应力状态下裂隙岩体的本构关系以及压剪裂纹的起裂准则,建立了裂隙岩体在压剪,拉剪应力让损伤演化方程,提出了渗透张量随裂隙损伤发展的关系以及裂隙岩体非稳态渗流场与损伤场耦合模型。  相似文献   

9.
在建立双重介质热-水-力耦合微分控制方程的基础上,提出了高温岩体地热开发系统热-水-力耦合的双重介质模型,对不同的介质分别建立以结点位移、水压力和温度为求解量的三维有限元格式,提出了该数学模型的求解策略与方法,开发了双重介质热-水-力耦合分析的的三维有限元计算程序DTHM.for,对地下-6km的高温岩体地热开发进行了详细的数值分析,结果表明:随地热提取,岩体裂缝法向应力逐渐降低、裂缝宽度成非线性增长;开始运行阶段,拟连续基岩介质内水压上升滞后,1a左右,整个系统水压保持稳定,以固定的压力梯度流动,在注入井和生产井附近区域水压力梯度较大,达0.046MPa/m,而在中间区域相对平缓,平均水压梯度约0.011MPa/m;在地热开采过程中,温度整体呈下降趋势,在生产井附近区域,温度呈非线性降低,与时间呈负指数关系下降趋势,而在注入井附近区域温度呈线性下降.  相似文献   

10.
受水流对流传热以及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的三管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化,基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式。为了对公式的合理性进行验证,自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下三管冻结温度场演化规律的模型试验。研究结果表明:关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果的吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证。冻结帷幕的交圈时间以及非对称系数随着流速的增加急剧增大。当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随着冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够实现对渗流场作用下人工冻结温度场较为准确的数学描述,将为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。  相似文献   

11.
During the development of hot dry rock, the research on thermal fatigue damage caused by thermal shock of cold and heat cycles is the basis that ensures the long-term utilization of geothermal resources,but there are not enough relevant studies at present. Based on this, the thermal damage tests of granite at different temperatures(250, 350, 450 °C) and quenching cycles(1, 5, 10, 15 cycles) were carried out.Preliminary reveals the damage mechanism and heat transfer law of the quenching cycle effect on hot dry rock. The results show that with the increase of temperature and cycles, the uneven thermal expansion of minerals and the thermal shock caused by quenching promote the crack development of granite,resulting in the decrease of P-wave velocity, thermal conductivity and uniaxial compressive strength of granite. Meanwhile, the COMSOL was used to simulate the heat transfer of hot dry rock under different heat treatment conditions. It concluded that the increase in the number of quenching cycles reduced the heat transfer capacity of the granite, especially more than 10 quenching cycles, which also reflects that the thermal fatigue damage leads to a longer time for the temperature recovery of the hot dry rock mass.In addition, the three-dimensional nonlinear fitting relationship among thermal conductivity, temperature and cycle number was established for the first time, which can better reveal the change rule of thermal conductivity after quenching thermal fatigue effect of hot dry rock. The research results provide theoretical support for hot dry rock reservoir reconstruction and production efficiency evaluation.  相似文献   

12.
由于温度对岩石的影响作用,高温下岩体的物理力学性能及破坏规律与常温下岩体的大不相同;通过对气化炉上覆岩层岩石导热系数试验,取得了不同温度下岩石的导热系数及规律方程,采用comsol多物理场耦合软件进行传热数值计算。研究表明:岩石的导热系数随温度增加呈下降趋势,随岩性不同下降的速度基本相同;在不同的温度下,各岩性的导热系数有一定的差异。通过模拟软件的分析得到了煤层气化上覆岩层温度分布随高度方向变化的规律,温度下降梯度随岩性不同而不同。这一结果为进一步研究煤炭地下气化上覆岩层强度变化及破坏规律提供了理论指导。  相似文献   

13.
通过分析东胜气田盒2致密砂岩储层矿物组分及储层岩石在泥浆污染、酸损伤后的变化,分别从微观和宏观上定性研究了泥浆污染及酸损伤对致密砂岩储层的影响,同时通过岩石力学参数定量分析了岩石强度的变化,最后通过酸液体系、用量及施工排量的优化形成了适合东胜气田盒2致密砂岩储层酸损伤的施工参数,并在JPH-40井压裂施工中成功应用,取得了较好的改造效果。  相似文献   

14.
针对水系发育的铝土矿床及岩层在开挖采动后的突水特征及围岩支护失效破坏特点,研究岩体裂隙演化扩张到宏观变形破坏机制,利用FLAC3D的流固耦合模型动态分析地渗流场对地下开挖工程的渗入途径及损坏过程,得到渗流场-应力场耦合下开挖途径。并针对性制定地下水防治控制对策,系统研究开发复杂破碎围岩条件下开挖巷道支护新方案,优化设计超前小导管注浆技术与喷锚网联合支护方案,并对比分析联合支护技术施工后开挖巷道围岩变形收敛量、围岩应力分布、破坏特征及支护效果。通过现场围岩变形和锚固系统受力状态监测工业试验,试验数据表明该联合支护方案在地下水发育的软弱破碎铝土矿床巷道掘进工程效果优良,可以为条件类似巷道支护选择提供参考。  相似文献   

15.
According to the analogical reiation in the governing differential equations of the humidity stress field theory and the temperature sttress field theory, the problem of solving the humidity stress field was trarsformed into that of .solving the temperature stress field by the change of parameters. As a result, the problem of roadways in swelling rock under the coupling function of water and ground pressure can be solved by the analytical module of temperature stress fidd in software ANSYS. In the numerical simulation mentioned above, three kinds of supporting, i.e. steel support, bolting support and non-support, were taken into account, the pressure distribution and defomaation state of roadways with a swelling rock floor under the coupling function of water and ground prressure were analyzed and compared with tbose in the action of only ground pressure. The research results provides a seientific basis for the deformation control of roadways in swelling rock.  相似文献   

16.
A phase-field model with forced liquid metal flow was employed to study the effect of boundary heat flux on the dendritic structure forming of a Ni-40.8%Cu alloy with liquid flow during solidification.The effect of the flow field coupling with boundary heat extractions on the morphology change and distributions of concentration and temperature fields was analyzed and discussed.The forced liquid flow could significantly affect the dendrite morphology,concentration and temperature distributions in the solidifying microstructure.And coupling with boundary heat extraction,the solute segregation and concentration diffusion were changed with different heat flux.The morphology,concentration and temperature distributions were significantly influenced by increasing the heat extraction,which could relatively make the effect of liquid flow constrained.With increasing the initial velocity of liquid flow,the lopsided rate of the primary dendrite arm was enlarged and the transition of developing manner of the secondary arms moved to the large heat extraction direction.It was the competition between heat flux and forced liquid flow that finally determined microstructure forming during solidification.  相似文献   

17.
壁面空气对流换热分析是影响环氧浇注干式变压器温度场数值模拟准确与否的主要因素。为了模拟对流换热过程,摆脱气道参数对变压器温升计算结果的影响,从空气质量、动量、能量守恒方程出发,建立干式变压器流固耦合场数值模型,采用有限差分法对温度场进行了计算,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验吻合较好。考虑空气流场的流固耦合模型能准确分析干式变压器工作中的温升问题,可分析变压器内部温度分布规律及影响温度分布的因素,指导变压器优化设计。  相似文献   

18.
基于二维傅立叶(Fourier)热平衡方程,将自蔓延高温合成(SHS)反应的热效应、外加电场的焦耳(Joule)热效应及试样的传热过程耦合起来,建立了电场作用下SHS过程的数理模型,并提出了该模型中耦合项的计算方法及其求解的边界条件,从而为SHS过程的计算机模拟奠定了基础。  相似文献   

19.
污水源热泵渠温受地温作用下的温变模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
为更广泛地应用原生污水源热泵技术,有必要对干渠污水与土壤的耦合特性进行深入研究和分析.调查并分析干渠散热时的物理模型与边界条件,基于虚拟热源镜像法,引入并假定土壤地温及其简化条件.理论解析干渠周边土壤温度场及干渠沿程温度函数,为适于工程应用,对渠程温变模型作近似处理与示例.研究表明:干渠散热时的物理模型与边界条件复杂,难以得到精确解.可理论解析近似得到干渠与土壤传热耦合模型,温度场是以同等埋深的土壤地温为渐近线的曲面,而渠温则终将趋于埋深处的地温,由两个特征常数决定.简化的模型适宜工程应用,符合物理机理.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号