封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟

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1、第40卷第1期煤炭学报Vol．40No．12015年1月JOUＲNALOFCHINACOALSOCIETYJan．2015秦跃平，郝永江，刘鹏，等．封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟［J］．煤炭学报，2015，40(1):87－92．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2014．0346QinYueping，HaoYongjiang，LiuPeng，etal．Coalparticlegasdesorptionexperimentandnumericalsimulationinenclosedspa

2、ce［J］．JournalofChinaCoalSociety，2015，40(1):87－92．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2014．0346封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟秦跃平，郝永江，刘鹏，王健(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083)摘要:为研究瓦斯在煤粒中流动的基本规律，设计了封闭空间内的煤粒瓦斯解吸实验，分别以菲克和达西定律为基础，建立了该条件下煤粒瓦斯放散的数学模型，通过有限差分的方法进行离散并编制程序进行解算，最终实验和数值模拟都得到了4种粒径的煤样在

3、不同初始压力下累积解吸量2随时间的变化关系。根据实验和模拟结果分别绘制ln［1－(Qt/Q∞)］－t关系图进行对比，结果表明:在菲克模拟中，无论扩散参数B如何变化，其结果始终为一条直线;而达西模拟和实验结果有明显的曲线特征并且两者拟合度较高，说明在封闭空间内煤粒中的瓦斯流动更符合达西定律。结合以往研究可知，无论外部压力变化与否，瓦斯在煤粒内的流动都服从达西定律而不是菲克定律。关键词:封闭空间;煤粒;瓦斯;菲克扩散;达西渗流;有限差分中图分类号:TD712文献标志码:A文章编号:0253－9993(2015)01－

4、0087－06CoalparticlegasdesorptionexperimentandnumericalsimulationinenclosedspaceQINYue-ping，HAOYong-jiang，LIUPeng，WANGJian(SchoolofＲesourceandSafetyEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract:Inordertostudythebasiclaw

5、ofgasflowincoalparticle，thecoalparticlegasdesorptionexperimentinenclosedspacewasdesigned．ＲespectivelybasedonFickandDarcylawthemathematicalmodelsofgasemissionincoalparticlewereestablishedunderthisconditionthentheFiniteDifferenceMethodwasusedtodiscreteandthepro

6、gramwasmadetocalculate．Finallythechangerelationshipsbetweentheaccumulateddesorptionamountandthetimeunderdifferentinitialpressuresofthecoalsampleswith4particlesizeswereobtainedthroughexperimentand2simulation．Accordingtotheexperimentalandsimulativeresultstheln［

7、1－(Qt/Q∞)］－tfigureswererespectivelydrawntocompare．TheresultsshowthatinFicksimulationnomatterthediffusionparameterBhowtochange，theresultsarealwayssomestraightlineswhiletheDarcysimulativeandexperimentalresultshaveobviouscharacteris-ticsofthecurveandahigherfitti

8、ngdegree，whichdemonstratesthatgasflowofthecoalparticleinenclosedspaceaccordswithDarcylawbetter．Combinedwithpreviousstudies，itcanbegotwhethertheexternalpressurechangesornot，thegasflowincoa