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

• 作者: 刘世民 江成浩 沈俊男 王刚 褚翔宇
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: CT 三维重建 孔裂隙结构 渗流 流固耦合模拟
• 年，卷（期）: 2018,（5）
• 页码范围: 1390-1399
• 页数: 10页
• 分类号: P618.11
• 字数: 6710字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2017.1199

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	褚翔宇	山东科技大学矿业与安全工程学院	4	45	4.0	4.0
2	沈俊男	山东科技大学矿业与安全工程学院	2	29	2.0	2.0
3	江成浩	山东科技大学矿业与安全工程学院	4	30	2.0	4.0
4	刘世民	宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院	1	4	1.0	1.0