裸露地表近地层土壤风蚀运移过程的模拟研究

土壤风蚀是造成土壤肥力下降和沙尘天气的重要原因。通过建立大气边界层对流扩散运动方程、裸露地表起尘模式和土壤颗粒的扩散方程等,采用大涡模拟方法对表层土壤侵蚀的迁移特征进行了数值模拟研究。计算结果表明:小粒径运动土壤颗粒受流场的影响比大粒径沙尘明显;随着土壤颗粒组粒径的增大,土壤输移量也增大,且逐渐趋于底层输移,小粒径土壤颗粒的输移量很小,主要偏重于高处,中等粒度颗粒输移量随高度缓慢减小;在较高处,小粒径土壤颗粒数目所占的百分比却较大,随着高度的降低,中等粒径土壤颗粒数目所占的百分比逐渐增大,而贴近床面处,大粒径土壤颗粒数目百分比较大。     

松散煤体导热系数的温度及粒度效应

松散煤体导热系数受诸多因素影响,但对于同一煤体,其导热系数主要与温度、粒度有关。通过建立松散煤体的热传导模型,对导热系数采用二分法逐步逼近,数值模拟不同环境温度、不同粒度煤体传热过程的温度变化规律,并与实测结果对比分析,进而确定与实测规律吻合最好时的煤的导热系数。研究结果表明:采用二分法逐步逼近取得煤样导热系数的模拟结果可无限接近实测结果,进而确定煤的导热系数是切实可行的。在不同的环境温度下,煤的传热过程温度变化规律差异较大,同一粒度煤样,其导热系数值随环境温度升高而线性增大。同一环境温度下,粒度较小时对导热系数影响较大,而粒度较大时对导热系数影响较小。该方法也可用于其它同类型材料的导热系数测定,具有一定的实用价值。     

基于真实气体状态方程的煤层瓦斯含量研究

针对高压常温条件下采用理想气体状态方程预测煤层瓦斯含量误差较大这一关键问题,运用热力学原理,对煤层卸压瓦斯膨胀系数进行了讨论,随瓦斯压力增大,真实气体的卸压瓦斯膨胀系数与理想气体的差别增大,而温度对卸压瓦斯膨胀系数影响极小,瓦斯卸压膨胀系数与瓦斯压力的关系可用拟合公式表示为k=-0.1167+9.29243p+0.14618p2。采用真实气体卸压瓦斯膨胀系数对胡底煤矿3号煤层和玉溪煤矿3号煤层瓦斯含量进行计算,结果表明,采用理想气体计算的误差可达10%以上,而真实气体计算的最大误差只有4.02%,因此,采用真实气体能更准确地预测煤层瓦斯含量。