基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析.pdf

《基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第33卷第3期矿冶工程V01．33№32013年o6月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGJune2013基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析①秦跃平，王健，郝永江，刘伟，孔松(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083)摘要：根据巷道围岩散热的特点，建立了非稳态围岩导热微分方程，运用有限体积法对方程进行了处理。引入无因次准数，对导热微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次分析。通过编写VisualBasic计算机程序对方程进行解算，得到巷

2、道围岩内部在不同时间点下不同节点处的温度变化曲线、不同毕渥数时不同时间点下的巷道壁面温度和不稳定换热准数曲线。通过查图得到不稳定换热准数，进而可以计算一定长度的巷道围岩散热量。关键词：巷道；围岩散热；无因次分析；有限体积法中图分类号：0551文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253-6099．2013．03．002文章编号：0253—6099(2013)03—0005—03DimensionlessAnalysisforHeatDissipationfromSurrounding

3、RockinRoadwayQINYue—ping，WANGJian，HAOYong-jiang，LIUWei，KONGSong(SchoolofResources&SafetyEngineering，ChinaUnivemityof~ning&Technology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract：Accordingtothecharacteristicsofheatdissipationfromsurroundingrockinroadway，adiffe

4、rentialequationforheatconductionwasestablishedforunstablesurroundingrockwithfinite—volumemethod．Dimensionlessanalysiswasmadeforequationsbyintroducingdimensionlesscriterion．Afterwards，equationsolvingwithVisualBasiclanguageledtoatemperaturevariationcurve

5、fordifferentpositionofthesuroundingrockatdifferenttimepoint．ThetemperatureoftheroadwaywallatdifferenttimeunderdiferentBi，aswellasvariationculTeofunstableheattransfercriterionwereallobtained．Afterwards，withtheunstableheattransfercriterion，theheatdissipa

6、tionfromsuroundingrockofacertainlengthofroadwaycanbecalculated．Keywords：roadway；heatdissipationfromsurroundingrock；dimensionlessanalysis；finite—volumemethod随着我国煤矿开采深度的逐年增加，矿井热害问初始条件为：题日益突出，目前热害已与瓦斯、顶板、粉尘、水、火并=0，t=t(2)称为矿井六大灾害，给矿井的安全、正常生产带来了严边界条件为：重影响¨J

7、。而在矿井热源中，围岩散热占有相当大的比例J。围岩散热是高温矿井最主要的热源之一，』．r_r0一、詈一(⋯。(3)【，=oo=为了准确分析井下热源，了解热害程度，制定降温措，施，给降温设计提供基础数据，有必要深入分析巷道围式中r为巷道围岩到巷道中心的距离，m；r。为巷道半岩温度场及围岩散热规律j。径，m；t为温度，oC；．r为时间，S；0为导温系数，m／s，1围岩温度场散热方程口=，其中A为导热系数，W／(m·oC)，P为围岩密pc1．1建立巷道围岩不稳定温度场的导热微分方程度，kg／m；C为围岩的

8、比热容，J／(kg·℃)；为对流假设巷道为圆形，围岩为各向同性均质，是无内热换热系数，W／(m·oC)；t。为巷道风流温度，oC；为源导热问题，其非稳态导热微分方程为：原始岩温，。02t1．2运用有限体积法对方程进行离散化处理a+÷rOr=0a(、1)巷道围岩温度场的热传导问题常被简化成轴对称①收稿日期：2012·12-28基金项目：国家自然基金项目(51174211)作者简介：秦跃平(1964一)，男，山西夏县人，教授，博士研究生导师，主要从事矿井安全及动力灾害防治