| 【中文题名】 | 不同孔径下瓦斯流动机理及模型研究 |
| 【英文题名】 | A Study of the Transport Mechanism and Model of Coalbed Methane on Different Pore Scale |
| 【学科专业】 | 流体力学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-23 |
| 【中关键词】 | 瓦斯,煤,孔隙裂隙,吸附,扩散渗流,图论 |
| 【英关键词】 | coalbed methane,coal,pore fracture,adsorption,diffusion essence,graph theory,the model of seepage network, |
| 【分类导航】 | 工业技术>矿业工程>矿山安全与劳动保护>矿井大气>矿井瓦斯> |
| 【论文摘要】 |
瓦斯灾害一直是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一,同时瓦斯也是21世纪战略性接替能源,但在其开采、治理过程中发生的吸附、解吸、扩散和渗流机理认识仍不清晰。基于前人研究成果,本文进行了以下工作:
1、介绍了煤的三维交联大分子结构,其中一些小分子量原子基团影响着对瓦斯气体的吸附。
2、总结了煤层裂隙、孔隙分类,依据其物理特性和二者构成的网络结构,论述了孔隙、裂隙系统在瓦斯气体吸附及质量传递过程中的不同作用。
3、探讨了煤瓦斯之间的吸附作用,估算了煤与瓦斯分子吸附势。讨论了瓦斯的扩散类型:Fick扩散、Knudsen扩散、过渡型扩散、表面扩散和晶体扩散;指出考虑气体可压缩性、储层压力和温度等因素影响,按诺森数来判断扩散类型并不合适;提出了扩散系数公式: D = (1 -ω)D_(fe) +ωD_(ne) + D_(se) + D_C。探讨了气体流动过程中的滑脱效应。
4、论述了瓦斯解吸、扩散、渗流运移机理,推导了可压缩气体的达西定律,建立了考虑滑脱作用下的瓦斯渗流扩散数学模型。
5、探讨了区别于等效连续介质假设的离散裂隙网络渗流理论,引入图论方法,建立了离散裂隙网络渗流... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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1 绪论 |
8-16 |
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1.1 煤层气概况 |
8-9 |
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1.2 瓦斯气体运移的研究现状 |
9-14 |
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1.3 存在的问题 |
14 |
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1.4 本文主要的研究内容 |
14-16 |
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2 煤的物理特性 |
16-22 |
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2.1 煤大分子结构 |
16-17 |
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2.2 煤层孔隙裂隙分类 |
17-21 |
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2.2.1 煤的裂隙分类及属性 |
17-19 |
|
2.2.2 煤的孔隙分类及属性 |
19-21 |
|
2.3 本章小结 |
21-22 |
|
3 煤中瓦斯吸附扩散渗流机理 |
22-46 |
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3.1 甲烷分子平均自由程 |
22-23 |
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3.2 煤中瓦斯吸附 |
23-32 |
|
3.2.1 瓦斯吸附的本质 |
23-27 |
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3.2.2 吸附势垒 |
27-28 |
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3.2.3 瓦斯吸附的影响因素 |
28-30 |
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3.2.4 吸附理论 |
30-32 |
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3.3 煤中瓦斯扩散机理及模式 |
32-43 |
|
3.3.1 瓦斯扩散的动态过程 |
32-33 |
|
3.3.2 扩散类型分类 |
33-39 |
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3.3.3 瓦斯气体分子各种扩散模式的适用条件 |
39-43 |
|
3.4 瓦斯渗流中的滑脱效应 |
43-44 |
|
3.5 本章小结 |
44-46 |
|
4 瓦斯运移模型建立 |
46-56 |
|
4.1 瓦斯运移机理 |
46-50 |
|
4.1.1 瓦斯扩散运移 |
46-48 |
|
4.1.2 煤中瓦斯渗流 |
48-50 |
|
4.2 瓦斯流动模型的建立 |
50-55 |
|
4.2.1 基本假设 |
50 |
|
4.2.2 数学模型的建立 |
50-54 |
|
4.2.3 定解条件 |
54-55 |
|
4.3 本章小结 |
55-56 |
|
5 煤层瓦斯裂隙网络渗流模型 |
56-68 |
|
5.1 裂隙网络渗流理论及计算方法 |
57-59 |
|
5.2 裂隙网络图论渗流模型的建立 |
59-65 |
|
5.2.1 裂隙网络的图论表述 |
59-61 |
|
5.2.2 裂隙网络的数值矩阵表示 |
61-62 |
|
5.2.3 裂隙网络渗流模型的建立 |
62-64 |
|
5.2.4 程序的实现 |
64-65 |
|
5.3 模型的应用 |
65-67 |
|
5.4 本章小结 |
67-68 |
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6 结论与展望 |
68-69 |
|
6.1 本文结论 |
68 |
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6.2 展望 |
68-69 |
|
致谢 |
69-70 |
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参考文献 |
70-73 |
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攻读学位期间参加的工作 |
73 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.80832 |
