二维模型下煤堆自燃的数值模拟及其影响因素

煤堆自燃的数值模拟及分析是一篇针对煤炭堆积状态下自燃行为的研究论文，发表于2017年3月的辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第36卷第3期。该研究旨在解决工程实际中的难题，即如何在难以现场直接观测的情况下，利用计算机模拟技术来理解和预测煤堆的自燃过程。研究者张璐宇、张小双、赵象卓和吴涛，来自辽宁工程技术大学矿业学院，他们构建了一个二维模型，该模型结合了煤堆自燃问题的能量方程和氧浓度方程，形成了一个多物理场耦合的数学模型。 通过多物理场耦合分析软件COMSOL进行数值解算，研究发现，在自然堆积的煤堆中，自燃现象在第60天开始显现，到第100天时，煤堆已完全燃烧。值得注意的是，模拟结果显示氧浓度在时间上呈现出明显的三带分布，这有助于揭示自燃过程中的氧气供应和消耗动态。 论文进一步探讨了煤堆高度和孔隙率对自燃现象的影响。当煤堆高度增加或孔隙率增大时，煤堆更容易发生自燃，这表明这两个参数是影响煤堆自燃的关键因素。研究结果明确指出，煤堆自燃现象的分布特征与孔隙率和煤堆高度之间存在正相关关系，这对煤矿安全管理具有重要的实践意义。 这篇论文的关键词包括“煤堆自燃”、“多场耦合”、“数值模拟”和“影响因素”，以及“孔隙率”。作者的工作不仅提供了对煤堆自燃过程深入理解的数学模型，也为优化煤炭存储条件、预防煤堆自燃事故提供了科学依据和技术指导。通过这项研究，我们认识到在煤炭存储和管理中，对煤质特性如孔隙率的控制以及合理的堆放方式是防止自燃风险的重要措施。