煤矿立井井筒双圈管冻结不同地层冻结效果研究

以淮北某矿副井立井井筒双圈管冻结为工程实例,基于现场冻结孔实际成孔位置,选取现场细砂、粘土和钙质粘土三种不同土性的地层为研究对象,利用有限元数值计算软件COMSOL MULTIPHYSICS研究三种不同土性地层的冻结效果.研究结果表明:细砂层位冻结壁先交圈,粘土层位次之,钙质粘土层位最后交圈;冻结壁交圈以后,细砂层位冻...     

渗流条件下圆锥形冻结壁温度场数值分析

为得到盾构隧道端头圆锥形冻结壁加固结构在渗流条件下的温度场的变化规律,文中运用COMSOL有限元数值模拟软件建立三维瞬态水热耦合模型,通过设置模型两侧边界水头差和2条观测路径对圆锥形冻结壁的发展、封闭性等变化情况进行研究,结果表明越靠近圆锥形锥部区域的冻结壁厚度越小,且随着水头差的增大,冻结壁朝渗流方向偏移程度越大,整体冻结壁厚度减小;路径1中最接近冻结管的5#点在冻结8d冻结壁交圈,其他点越靠近冻结管降温越快;路径2中靠近圆锥形锥部的6#点与底部的10#点在冻结20d前后降温速率出现较大变化,所得结果可为类似冻结工程设计提供参考。     

考虑相变潜热的冻结温度场非线性分析

基于考虑相变潜热的有限元分析原理,结合现场实测,采用非线性有限元方法对某矿井筒冻结温度场进行了数值模拟,深入分析了冻结温度场、冻结壁平均温度和冻结壁有效厚度的发展规律。有限元计算结果与现场实测结果基本一致,较好地反映了实际情况。     

白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场研究

为解决人工冻结技术在西部井筒穿越白垩系富水地层的技术难题,以甘肃新庄矿风立井冻结工程为背景,通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟,对冻结状态下白垩系地层岩石的热物性及力学特性进行研究,探讨凿井期冻结壁的受力机制,重点分析白垩系冻结壁的冻结压力变化规律和成因,对比测温孔与冻结壁径向温度的实测与模拟结果,拟合得出冻结壁受混凝土水化热的影响范围为440~480 mm。研究结果为丰富我国岩石力学的基础理论研究起到积极作用,也可对西部冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。     

竖井冻结壁形成过程的光滑粒子法模拟

土体在冻结管作用下的冻结过程会涉及到相变潜热释放问题,准确描述冻结管周边的温度分布特征及冻结锋面移动规律对确定冻结壁的厚度和安全合理设计有重要意义。光滑粒子算法作为一种拉格朗日型无网格粒子方法以其独特的优势,已成功地应用于多种类型工程科学问题的求解。基于光滑粒子法编写了相应的计算程序并尝试着求解相变导热问题,通过一个简单的具有解析解的算例验证了其实用性和可靠性,从而给出求解此类问题的一种新的求解思路,并拓展了光滑粒子法的应用范围。最后针对煤矿井筒建设中冻结壁成形过程进行数值分析,计算了单圈等间距设置冻结管时的温度场的分布演化特征,比较了热物理性质不同的两种土体介质在相同冻结条件下的冻结效果,重点分析了采用不同交错布孔方案对冻结壁成形过程的影响,从而为工程设计提供一定的依据。     

隧道冻结壁解冻温度场演化规律研究综述

文中介绍了冻结法在隧道中的应用,阐明了隧道冻结法施工冻结壁温度场的发展情况一直是工程中关注的热点,并分别从现场实测、理论解析法、相似模型试验和数值模拟等方面,对隧道冻结壁解冻温度场演化规律的研究现状进行了综述,指出了当前温度场研究存在的不足对未考虑冻结壁温度梯度的影响,最后提出隧道冻结壁解冻温度场研究中存在的问题和今后...     

半球壳形冻结壁加固盾构隧道端头温度场数值优化分析

文中基于当盾构隧道端头进入和退出孔洞时,使用半球形壳形冻结壁加固结构进行土体的加固的冻结工法.首先,简要介绍了该结构,并对该半球壳形冻结壁的温度场进行了数值分析,通过利用改变环形冷冻管的对数来优化原始的冷冻设计方案,并比较和分析了 3种冷冻方案的可行性,以找到最佳的冷冻管布置方案.数值结果表明,增加冻结管的数量也能满足...     

冻结管温度场解析解与数值模拟对比分析

人工冻结土层施工方法是保证地下工程施工安全性和稳定性的重要技术,结合冻结法施工中冻结管采用单排直线型布置方式下温度场的变化情况,通过理论计算方式推导了稳态导热条件下,考虑和不考虑土层冻结温度两种情况下的温度场解析解,再通过ANSYS数值模拟分析,将温度场模拟结果与解析解进行对比分析,从而得出理论计算方式在不同情况下运用的合理性和适用性。     

水平冻结法施工温度场数值模拟与分析

结合上海地铁试验段旁通道冻结法施工,应用有限元方法对隧道水平冻结过程瞬态温度场进行了数值模拟,和现场实测十分接近,数值模拟的系统分析可为水平冻结的旁通道设计与施工提供科学依据。     

冻结法深层位温度场数值模拟与分析

结合淮南杨村矿井副井冻结法施工,应用ANSYS数值模拟有限元方法对冻结过程瞬态温度场进行了数值模拟,和现场实测十分接近,数值模拟的系统分析可为深立井冻结的设计与施工提供科学依据。     

基于COMSOL Multiphysics的煤层气对流热采分析

COMSOL Multiphysics软件是一款以有限元法为基础,可以通过求解偏微分方程组来实现多物理场耦合计算的数值仿真软件。通过COMSOL Multiphysics软件,结合多孔介质弹性力学、渗流力学、热力学理论建立多物理场耦合模型,并借助前人成果,模拟向煤层注入200 ℃的水,对煤层气进行热采,计算煤层的应力场、渗流场、温度场的耦合变化规律,以及煤层气的产出量。研究结果表明:向煤层注热水60 d后,煤层温度整体达到160 ℃以上,煤体的渗透率基本能提高到2.1×10^-12 m²附近,结果证明利用对流热采新技术开发煤层气是完全可行的,开采效率极高,值得进行商业推广开发。     

Na_2SO_4·10H_2O相变蓄冷材料的研究进展

共晶盐蓄冷空调系统的相变温度在0℃以上,可采用常规冷水机组蓄冷,机组性能系数高,可对现有空调系统进行改造。Na_2SO_4·10H_2O因为其来源广、价格低廉、相变潜热高、熔点低等优点,是理想的空调蓄冷用共晶盐材料主材。但其有过冷度较高、易分层、材料易老化、性能易发生衰减等缺点,从而未能广泛运用于空调蓄冷。从相变潜热、相变温度控制、减小过冷度、防相分离四个方面介绍了Na_2SO_4·10H_2O相变蓄冷材料的研究进展,为该蓄冷材料的实际运用研究提供参考。     

用于回收空调冷凝热的复合相变蓄热器

本文主要介绍一种复合相变蓄热器的工作原理和结构形式,提出了应用中所存在的问题。利用相变材料放出潜热提高供水温度,在不需用热水时,压缩机不必停机从而加热融化相变材料以储存热量。采用相变材料回收空调冷凝热,既具有节能又具有环保的特点。     

相变墙体温度变化的计算机模拟

利用Ansys强大的非线性分析功能,对相变材料的温度变化过程进行了模拟。将石蜡与石膏混合制成复合相变墙体,通过简化复合材料的物理模型,仿真了墙体温度的变化过程。利用相变材料焓值的变化来代替潜热,并分析了相变材料吸热升温的过程。结果表明,在一侧受热的情况下,温度沿厚度方向逐渐升高,但是升高速率缓慢;比较有肋片结构与无肋片结构的墙体结构可得到:肋片状结构有助于相变材料吸热融化,储存潜热,提高吸收效率。     

屋面相变砖实验研究

利用相变过程中的潜热,相变材料能在建筑屋面上做隔热应用.利用差示扫描量热仪对石蜡类相变材料进行了实验研究,研究一种液体类有机材料分别与固体石蜡A和固体石蜡B混合制成复合相变材料的相变温度和相变潜热,并进行DSC分析.结果表明,复合相变材料与高密度聚乙烯以70:30的比利用熔融共混法制备定形相变材料,能将复合相变材料包裹住,使其在发生固一液相变过程中不会发生渗漏.且高密度聚乙烯的存在对复合相变材料的热物理性能影响很小.     

石蜡/橡胶粉复合相变保温砂浆的制备与研究

将石蜡/橡胶粉复合相变材料掺入水泥砂浆中制备新型相变保温节能砂浆,探讨了相变砂浆的制备以及相变潜热、相变温度、渗漏性、导热系数等热力学参数。结果表明:复合相变材料中当石蜡的质量为40%时无渗漏现象;复合相变保温材料的相变起始温度为57.807℃,峰值温度为66.797℃,终止温度为73.007℃,整个过程的相变潜热较高,为57.534 J/g;相变砂浆的导热系数为0.35~0.88 W/(m·K)。     

地层冻结测温系统在煤矿信息化施工中的应用

为研究地层对井壁的影响,在井壁施工前对井筒整个地层进行综合分析,通过地层冻结测温系统对井筒实时监测,测量结果表明信息化施工技术能更准确、直观的为井壁施工和监测提供依据,可广泛应用于煤矿立井井筒建设。     

相变储能材料研究进展

综述相变材料分类(有机、无机、复合相变材料)及其优缺点。无机相变材料存在过冷及相分离现象,通过添加成核剂及增稠剂来消除;有机相变材料固体成型好、无毒,但热导率低;复合相变材料主要包括有机-有机、有机-无机、无机-无机复合相变材料,其融合了有机、无机相变材料的优点,成为当前应用较多的相变材料,未来可将研发重点放在制备热性能更稳定、储热密度更高、相变潜热更大且无过冷及相分离的复合相变材料,逐渐替代单一有机、无机相变材料。为了提高有机相变材料的热导率,通过添加高热导率纳米颗粒、膨胀石墨、金属泡沫、膨胀珍珠岩以及通过封装相变材料等方式来提高相变材料热导率,增加储热速率,结果表明,添加高热导率材料,可提高相变材料热导率,且热稳定性及热可靠性也较好,未来可重点研发分散性及相容性较好的特制高分子材料,替代传统高热导率材料,通过添加一种材料就可达到多种提升效果。