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裂隙水沙两相流试验与数值模拟研究  
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【英文题名】 Test and Numerical Simulation Study of Two-Phase Flow of Water-Sand in Fracture
【作者】 韩雨;
【导师】 陈占清;
【学位授予单位】 中国矿业大学;
【学科专业名称】 工程力学
【学位年度】 2017
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 中国矿业大学
【网络出版投稿时间】 2017-07-24
【关键词】 裂隙; 水沙两相流; Stress-Omega; Reynolds应力模型; 颗粒轨道模型;
【英文关键词】 Fracture; two-phase flow of water-sand; Stress-Omega Reynolds Stress Model; Particle trajectory model;
【中文摘要】 上覆厚风积沙煤层开采时,覆岩破坏会形成贯通裂隙,水、沙在裂隙中流动失稳常常引发突水溃沙事故。因此,裂隙中水沙两相流研究成为防治突水溃沙灾害的基础课题。本文针对水沙两相流体在裂隙中的渗流行为,设计了裂隙水沙渗透试验系统,测试了以水沙混合物为渗透介质在裂隙中的渗透性参量,分析了两相流体中沙的体积浓度和颗粒粒径对渗透性参量的影响。基于Euler-Lagrange方法建立了水相和沙粒相的控制方程,并利用ANSYS Fluent软件模拟了裂隙中水沙流动,得到了流场物理量的时空演化规律。讨论了两相流体中沙的体积浓度、颗粒粒径以及质量密度对裂隙水沙两相流场的影响。论文取得如下主要成果:(1)为测试水沙两相流体在裂隙中的流动行为,设计了一种用于研究平行单裂隙水沙渗流规律的渗透仪,将这种渗透仪与搅拌系统、水沙输运系统及控制台组合,成功研制了一套裂隙水沙渗透试验系统。(2)利用稳态渗透法进行了裂隙水沙渗透试验,得到了沙体积浓度和沙粒径对渗透性参量(等效流度和非Darcy流β因子)的影响规律。结果表明,在沙粒径分别为0.02~0.06 mm、0.06~0.010 mm和0.10~0.14 mm时,等效流度和非Darcy流β因子随沙...
【英文摘要】 When the coal mining conducts under the overlying strata with thick aeolian sand,the connected fractures were formed by the failure of overlying strata.Then the accident is always caused by the unstable flow of water and sand in the fractures.Therefore,the study of two-phase flow of water and sand in the fractures becomes the basic task to prevent the disaster of water and sand inrush.In this paper,the permeability experiment system was designed based on the seepage behavior of two-phase fluids of water and...
【更新日期】 2017-11-23

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