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风流温度周期性变化的围岩传热数学模型研究

汇报人：

2024-02-04

目录

引言

风流温度周期性变化特性分析

围岩传热数学模型构建

风流温度周期性变化下围岩传热特性研究

现场监测与模型验证

结论与展望

01

引言

风流温度周期性变化普遍存在于地下工程中，对围岩温度场产生重要影响。

研究风流温度周期性变化下的围岩传热规律，有助于优化地下工程热环境设计和能源利用。

建立准确的围岩传热数学模型，可为地下工程热环境控制和能源管理提供理论支持。

国内外学者在围岩传热领域开展了大量研究，取得了一系列重要成果。

目前，针对风流温度周期性变化的围岩传热研究相对较少，仍需深入探讨。

随着计算机技术和数值模拟方法的发展，围岩传热数学模型的精度和效率不断提高。

分析风流温度周期性变化对围岩传热的影响机制；建立考虑风流温度周期性变化的围岩传热数学模型；通过数值模拟和实验验证模型的准确性和可靠性。

研究内容

采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法进行研究。首先，基于传热学和流体力学理论，分析风流温度周期性变化对围岩传热的影响；其次，建立相应的数学模型，并开发数值模拟程序；最后，通过实验验证模型的准确性和可靠性。

研究方法

第一章

绪论。介绍研究背景、意义、国内外研究现状及发展趋势、研究内容与方法以及论文结构安排。

风流温度周期性变化对围岩传热的影响分析。从理论上分析风流温度周期性变化对围岩传热的影响机制，为后续数学建模提供理论基础。

考虑风流温度周期性变化的围岩传热数学模型建立。基于第二章的理论分析，建立相应的数学模型，并给出模型的求解方法和边界条件。

数值模拟与实验验证。开发数值模拟程序，对建立的数学模型进行求解，并通过实验验证模型的准确性和可靠性。

结论与展望。总结论文的主要研究成果和创新点，指出研究的不足之处以及未来需要进一步研究的问题。

第二章

第四章

第五章

第三章

02

风流温度周期性变化特性分析

风流温度周期性变化是指风流在地下巷道中流动时，其温度随着时间和空间呈现出周期性的波动。

这种周期性变化与巷道围岩的传热特性、风流自身的物理性质以及环境条件等多种因素有关。

03

环境条件

巷道内的通风条件、环境温度、湿度等都会对风流温度的周期性变化产生影响。

01

围岩传热特性

围岩的导热系数、比热容等物理性质直接影响风流与围岩之间的热量交换，从而影响风流温度的周期性变化。

02

风流物理性质

风流的密度、比热容、导热系数等物理性质也会影响其温度的周期性变化。

通过实验和数值模拟等方法，研究风流温度周期性变化的规律，包括变化周期、波动幅度等。

探索风流温度周期性变化与围岩传热特性、风流物理性质以及环境条件等因素之间的内在联系。

风流温度周期性变化会影响围岩的温度分布和传热过程。

02

当风流温度较高时，会向围岩传递热量，使得围岩温度升高；反之，当风流温度较低时，则会从围岩吸收热量，使得围岩温度降低。

03

这种周期性的热量交换过程会对围岩的稳定性和传热效率产生影响。

01

03

围岩传热数学模型构建

热量从高温向低温传递，遵循傅里叶定律。

热传导原理

流体与固体表面之间的热量交换，受流体速度、温度差和流体物性影响。

对流换热原理

物体通过电磁波传递能量，遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律。

辐射传热原理

1

2

3

假设围岩为均质、各向同性材料，忽略内部热源。

忽略围岩与流体之间的化学反应和相变过程。

简化边界条件，假设围岩表面温度周期性变化。

01

建立偏微分方程描述围岩传热过程。

02

采用有限差分法、有限元法等数值方法进行求解。

分析解的稳定性和收敛性，确保计算结果的准确性。

03

03

通过实验或文献资料验证模型参数的准确性。

01

确定围岩的导热系数、比热容等物性参数。

02

分析各参数对计算结果的影响程度，进行敏感性排序。

04

风流温度周期性变化下围岩传热特性研究

01

研究风流温度在一天内周期性变化时，围岩内部的温度分布和传热规律。

风流温度日周期性变化下围岩传热特性

02

分析风流温度在一年内随季节变化时，围岩的传热特性和温度场变化。

风流温度年周期性变化下围岩传热特性

03

探讨极端风流温度（如极寒、极热）条件下，围岩的传热机制及温度响应。

极端风流温度条件下围岩传热特性

围岩热导率对传热特性的影响

分析不同热导率的围岩在相同风流温度条件下的传热效率和温度分布。

围岩密度对传热特性的影响

探讨围岩密度对传热过程中热量传递和温度梯度的影响。

围岩比热容对传热特性的影响

研究不同比热容的围岩在吸收和释放热量过程中的温度变化规律。

围岩传热稳定性分析

分析在风流温度周期性变化下，围岩传热的稳定性及其影响因素。

围岩破坏模式研究

探讨在热应力和变形作用下，围岩可能出现的破坏模式及其发生条件。

围岩破坏的预防措施

提出针对围岩