学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

程村主井深厚冲积层冻结温度场数值模拟及应用研究

作　者: 赵明祥
导　师: 李功洲
学　校: 煤炭科学研究总院
专　业: 岩土工程
关键词: 冻结壁温度场深厚冲积层数值模拟 ANSYS
分类号: TD727
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 212次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文在现有的立井冻结温度场分布规律的理论基础上，结合冻土的热物理性质和影响冻结温度场的主要因素对深厚冲积层冻结壁温度场进行了数值模拟。按照实际偏斜建立了符合工程实际的几何模型，在此基础上利用美国大型有限元分析软件ANSYS建立冻结壁温度场的有限元计算模型。首先在现有数值计算方法的基础上，建立了冻结壁温度场有限元格式，探讨了冻结壁温度场有限元计算方法；其次，通过对程村主井的数值模拟，得出深部粘土层和中部粘土夹砾石层的温度场分布规律，通过与现场实测分析对比，得出计算冻结壁温度场有效的数值模拟方法；最后，在对程村进行数值分析的基础上对赵固一矿进行了数值模拟研究，并得出冻结交圈时间，各时期冻结壁发展情况以及冻土扩展速度等。本文较全面的考虑了各种因素的影响，例如冻结管偏斜、相变潜热等等，详细研究了深厚冲积层冻结壁温度场的分布情况，得出了合理的结论，并对深厚冲积层冻结法施工提供指导。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-19
  1.1 课题的提出  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-17
    1.2.1 国内研究现状  11-16
      1.2.1.1 国内研究现状综述  11-12
      1.2.1.2 主要技术文献查阅  12-16
    1.2.2 国外研究现状  16-17
  1.3 课题研究内容  17
  1.4 研究方法与技术路线  17-19
    1.4.1 研究方法  17-18
    1.4.2 技术路线  18-19
2 基础知识  19-36
  2.1 传热学基本理论  19-21
    2.1.1 经典理论回顾  19-20
      2.1.1.1 热力学第一定律  19
      2.1.1.2 热传导  19-20
      2.1.1.3 热对流  20
    2.1.2 稳态热分析  20-21
    2.1.3 瞬态热分析  21
  2.2 冻土基本性质  21-25
    2.2.1 冻土基本成分  21-22
    2.2.2 冻土形成过程  22-23
    2.2.3 冻土热物理参数  23-25
      2.2.3.1 比热  23-24
      2.2.3.2 导热系数  24
      2.2.3.3 导温系数  24-25
      2.2.3.4 热容量  25
      2.2.3.5 相变潜热  25
  2.3 冻结壁温度场基本理论  25-36
    2.3.1 影响冻结壁温度场的主要因素  25-26
    2.3.2 单圈孔冻结温度场  26-33
      2.3.2.1 冻结壁变化过程的数学模型  26-28
      2.3.2.2 温度场分布规律  28-30
      2.3.2.3 单圈孔冻结时冻结壁平均温度  30-32
      2.3.2.4 冻结壁平均温度的计算方法  32-33
    2.3.3 多圈孔冻结温度场  33-36
3 冻结壁温度场分布有限元计算格式的建立  36-40
  3.1 冻结壁温度场分布的数学模型  36-37
  3.2 计算冻结壁温度场分布的有限元方法  37-39
  3.3 小结  39-40
4 冻结壁温度场的数值模拟  40-65
  4.1 数值模拟方法与计算程序  40-41
    4.1.1 数值模拟方法  40-41
    4.1.2 ANSYS程序简介  41
  4.2 模拟工程概况  41-43
  4.3 基本假设  43-44
  4.4 模型的建立  44
  4.5 有限元模型的边界条件  44-45
    4.5.1 第一类边界条件  44-45
    4.5.2 第二类边界条件  45
    4.5.3 第三类边界条件  45
  4.6 材料模式及参数选择  45-47
  4.7 计算结果分析  47-64
    4.7.1 温度场分布云图  47-53
    4.7.2 温度场曲线  53-63
    4.7.3 有效厚度及其平均温度  63
    4.7.4 冻结壁交圈时间  63-64
    4.7.5 冻结壁发展情况及扩展速度  64
  4.8 小结  64-65
5 程村冻结温度场现场实测与数值计算分析对比  65-83
  5.1 冻结设计  65-68
    5.1.1 冻结设计主要参数  65-67
    5.1.2 测温孔附近冻结孔偏斜情况  67-68
  5.2 井筒冻结  68
  5.3 井筒掘砌  68-70
    5.3.1 主井  68
    5.3.2 副井  68-70
  5.4 现场实测数据  70-72
    5.4.1 盐水温度曲线  70
    5.4.2 井帮温度  70-71
    5.4.3 主井测温孔曲线  71
    5.4.4 水文观测孔曲线  71-72
  5.5 冻结壁交圈时间与交圈前的冻土平均扩展速度  72-81
    5.5.1 主、辅冻结孔圈之间冻土交汇的时间  73
    5.5.2 辅助法结孔内侧的冻土扩展状况  73-74
    5.5.3 主冻结孔外侧的冻土扩展速度  74-76
    5.5.4 井筒掘砌过程的冻结壁形成特性与预报  76-81
  5.6 对比分析  81
  5.7 小结  81-83
6 赵固—矿副井冻结壁温度场数值模拟应用  83-103
  6.1 工程概况  83-85
  6.2 赵固—矿副井浅部砂层100m水平冻结数值模拟  85-91
    6.2.1 浅部100m水平冻结模型的建立  85-86
    6.2.2 参数的选择  86-87
    6.2.3 计算结果分析  87-91
      6.2.3.1 温度场分布云图  87-88
      6.2.3.2 温度场曲线  88-91
  6.3 赵固—矿副井深部粘土层500m水平冻结数值模拟  91-102
    6.3.1 深部粘土层500m水平冻结模型的建立  91-92
    6.3.2 参数的选择  92-93
    6.3.3 计算结果分析  93-102
      6.3.3.1 温度场分布云图  93-95
      6.3.3.2 温度场曲线  95-99
      6.3.3.3 冻土扩展速度  99-100
      6.3.3.4 冻结壁有效厚度及其平均温度  100-102
  6.4 小结  102-103
7 主要结论与展望  103-105
  7.1 主要结论  103-104
  7.2 存在的问题及展望  104-105
    7.2.1 数值计算存在的问题  104
    7.2.2 展望  104-105
致谢  105-106
参考文献  106-110

程村主井深厚冲积层冻结温度场数值模拟及应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文