采动岩体单裂隙水流瞬态温度场数值模拟研究

"采动岩体单裂隙水流瞬态温度场的数值模拟" 本文主要探讨了地下采动岩体中的单裂隙水流瞬态温度场的数值模拟，由辽宁工程技术大学的徐义洪进行研究。在矿井开采过程中，岩体的裂隙、地下水以及水热迁移是常见的现象，对岩体的力学特性和热环境有显著影响。作者旨在通过模拟了解裂隙岩体内流固耦合传热的机制。 首先，文章建立了单裂隙渗流模型，以模拟地下水沿岩体裂隙的流动状态。在这一模型中，考虑了裂隙的几何特性以及流体的动力学行为。接着，通过对渗流和温度控制方程的简化，构建了渗流场下的温度场数学模型。这个模型考虑了边界条件和计算参数，利用有限元数值软件进行求解，以获取更精确的温度分布情况。 研究发现，流固耦合状态下的热平衡状态与温差和时间有密切关系。渗透速度的增大会导致温度场变化更为显著。随着时间的推移和热量的传递，水流温度与岩体壁面的温度差逐渐减小，温度等值线沿裂隙水流方向的变化率也逐渐降低。这些发现对于理解和预测采矿活动对岩体温度场的影响至关重要。 单裂隙是理解复杂裂隙系统的基础，对单裂隙水流瞬态温度的研究有助于揭示温度随时间的变化规律，为更复杂的裂隙水流温度场研究提供理论支持。这也有利于深入研究非连续性裂隙岩体中渗流与温度的相互作用，对于预防煤矿灾害和指导工程实践具有实际意义。 在理论分析的基础上，作者引用了连续性微分方程、动量守恒定律和能量守恒定律，推导出描述地下水流动状态和温度分布的基本方程，这些都是进行数值模拟的基础。通过这些方程，可以更好地描述裂隙中水流的动态特性和温度变化。 这篇论文深入研究了采动岩体中单个裂隙内水流的瞬态温度场，通过数值模拟方法揭示了裂隙岩体流固耦合传热的内在机理，对于理解和预测采矿活动对岩体温度环境的影响提供了有价值的理论依据。这项工作对于未来在矿井安全、岩体稳定性评估以及能源开采领域的工程应用具有重要的参考价值。