基于CT三维重建煤骨架结构模型的渗流过程动态模拟研究
王刚1
江成浩2
刘世民3
褚翔宇2
沈俊男2
1.山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛2665902.山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛,2665903.宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院,宾夕法尼亚州16802
摘要：为了探究煤体微观结构中的渗流变化情况,以新疆大黄山气煤为研究对象,运用CT扫描和三维重建技术建立了含有孔裂隙的三维煤体骨架结构模型.在此基础上构建了一种能够反映动态渗流过程的流固耦合模型,并结合内置Navier-Stokes控制方程的ALE算法进行了渗流模拟.结果表明:渗流过程中,孔裂隙中每个点的流速都会存在一个速度峰值和稳定流速值;相较于裂隙结构,孔隙结构较差的连通性增大了其在模型前端的流体动能损耗,减缓了后续孔隙中流体的流动.初始流速影响了入水口处流速及流体密度的变化趋势,也改变了裂隙中速度峰值的变化规律,当初始流速值低于0.03 mm/s时,裂隙中速度峰值沿渗流方向呈现出“先增大后减小”的变化趋势,而当初始流速值大于0.03 mm/s时,速度峰值则沿着渗流方向逐渐减小.在低压力梯度条件下,孔裂隙的速度峰值与压力梯度之间存在非线性变化关系,而稳定流速值则随压力梯度的变化线性增大.研究成果为后续相关渗流影响因素的研究提供了一种新的思路.
关键词：CT三维重建孔裂隙结构渗流流固耦合模拟
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家重点研发计划(2017YFC0805201)国家自然科学基金(51674158)山东科技大学杰出青年科技人才支持计划(2015JQJH105)
论文发表日期：2018-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 1390-1399 )
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