周期性边界下围岩温度波动规律的有限体积法研究

本文主要探讨了"周期性边界下围岩温度场有限体积法分析"这一主题，针对矿井风流温度的周期性变化对巷道围岩温度场产生的影响进行深入研究。研究者基于能量守恒定律以及围岩散热特性，构建了一维非稳态导热控制方程，考虑了周期性边界条件。为了简化问题并便于数值计算，引入了无因次准数进行无因次化处理，然后运用变量分离法将控制方程分解，进一步利用有限体积法构建了热平衡方程。 通过这种方法，研究团队得以精确模拟围岩体各处温度随时间的周期性波动，并观察到随着围岩深度增加，温度波动的振幅呈现出负指数规律的变化趋势。此外，他们还发现围岩体不同层面的温度波具有振幅衰减和波动延迟的特点。这些发现有助于理解巷道围岩温度场随深度和时间演变的动态特性。 最终，研究者成功推导出巷道围岩体温度随深度和时间变化的函数关系式，并得到了巷道壁面热流波的计算公式。这项工作对于深入理解矿井通风系统中周期性边界对围岩温度场影响的复杂性具有重要意义，不仅为矿井开采过程中的热力学管理提供了理论依据，也有助于优化矿井的通风策略和岩石稳定性评估。 该研究由秦跃平、宋怀涛、吴建松和董占元四位学者合作完成，发表在《煤炭学报》上，受到了国家自然科学基金项目的资助。文章的关键词包括周期性边界、围岩散热、有限体积法和无因次分析，为煤炭行业的科研人员和工程师提供了有价值的参考文献。整个研究过程严谨，结果具有实际应用价值，对提升矿产资源开采过程中的热环境管理有深远影响。