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群井连通法溶腔扩展的数值模拟

作　者: 阳佳中
导　师: 杨骏六
学　校: 四川大学
专　业: 流体力学
关键词: 水溶采矿群井连通法溶腔扩展数值模拟
分类号: TD80
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要

本文回顾了国内外群井连通法的发展和现状，指出了我国在水溶开采技术、理论研究以及溶腔利用等方面与西方发达国家的差距，并对各种水溶采矿方法进行了分析比较。由于群井连通法岩盐开采量大，采出卤水浓度大，溶腔形状比较均匀，目前成为了国内外水溶采矿的一种发展趋势。群井连通法，无论是以用作化工原料的卤水生产、还是以用作地下储库的溶腔利用为目的，对开采过程中溶腔形状的控制都极其重要。岩盐溶腔一般埋深几千米，利用现在的测试技术，能够测出溶腔的形状，但造价昂贵。所以我们必须对溶腔的扩展采取数值模拟的方法。因此，本文首先从理论上对岩盐溶解机理及溶腔的扩展机理进行了较为系统的阐述。溶腔形状的扩展与许多因素有关，而溶腔内的浓度场分布、边壁的溶解速度是主要因素。作为典型，我们利用CFD软件Fluent模拟了二维双井连通法附井内的的流动情况，得出了较为合理的速度场、浓度场。然后利用C++编程，结合Fluent的计算结果，对溶腔的扩展进行了一系列的数值模拟。由于工程实际的需要，本文在二维模型的基础上，进一步建立了三维溶腔的扩展模型，对溶腔的三维扩展进行了数值模拟，计算结果采用三维图像显示，更直观的反映了溶腔的扩展情况。模拟的结果表明，采用这种方法计算出来的溶腔形状，与试验结果相吻合。这就表明数值模拟是成功的。从而，可以为群井连通法开采过程中溶腔扩展的监控提供参考。

全文目录

1 概论  8-16
  1.1 水溶开采的概述  8-10
    1.1.1 水溶采矿的方法及分类  8
    1.1.2 岩盐溶腔的利用  8-10
  1.2 群井连通法水溶开采  10-13
    1.2.1 国外群井连通法的发展  10-11
    1.2.2 我国群井连通法的发展  11-12
    1.2.3 溶腔的测试  12-13
  1.3 问题的提出及研究现状  13-14
    1.3.1 问题的提出  13
    1.3.2 研究现状  13-14
  1.4 研究的方法  14-15
  1.5 本文的主要工作  15-16
2 溶解机理及理论基础  16-24
  2.1 岩盐溶解机理分析  16-19
    2.1.1 溶解度  16-17
    2.1.2 溶解速度  17-18
    2.1.3 水溶开采的动力学原理  18-19
  2.2 岩盐溶腔分析  19-22
    2.2.1 溶腔岩盐溶解的一般规律  19
    2.2.2 溶腔溶液密度的分布规律  19-20
    2.2.3 溶腔内溶解速度与面积和流速的关系  20-21
    2.2.4 溶腔盐壁面倾角的影响  21-22
  2.4 溶腔的扩展机理  22-24
3 群井连通法数学模型  24-30
  3.1 研究对象  24
  3.2 以往的数学模型：  24-26
    3.2.1 国内的数学模型  24-25
    3.2.2 国外的数学模型  25-26
  3.3 本文的数学模型  26-30
    3.3.1 溶腔的设计要求  26
    3.3.2 建立模型  26-30
      3.3.2.1 溶腔内浓度分布  27
      3.3.2.2 岩盐的溶解速度  27-29
      3.3.2.3 溶腔的扩展  29
      3.3.2.4 溶腔扩展的数学模型  29-30
4 FLUENT软件的介绍  30-34
  4.1 CFD技术概况  30-31
  4.2 Fluent软件的主要特点  31-32
  4.3 Fluent计算流程  32-34
5 2D双井连通法数值模拟  34-52
  5.1 岩盐溶腔建造过程  34-35
    5.1.1 建槽期  34
    5.1.2 生产期  34-35
  5.2 数值模拟的实现过程  35-37
  5.3 溶腔流场浓度场模拟  37-41
    5.3.1 溶腔图  37
    5.3.2 分析  37-38
      5.3.2.1 几点简化  37-38
      5.3.2.2 边界条件  38
    5.3.3 网格划分  38
    5.3.4 计算结果及讨论  38-41
      5.3.4.1 流场  38-39
      5.3.4.2 边界层  39-41
  5.4 边界推移的计算  41-44
    5.4.1 数值计算  41
    5.4.2 程序设计方法  41-42
    5.4.3 程序框架图  42-44
  5.5 实验溶腔扩展模拟  44-51
    5.5.1 实验溶腔  45
    5.5.2 溶腔形状扩展  45-48
    5.5.3 溶腔内卤水浓度分布  48-51
  5.6 小结  51-52
6 双井连通法3D溶腔数值模拟及显示  52-59
  6.1 3D溶腔数值模拟  52-56
    6.1.1 溶腔分析  52-53
    6.1.2 数值模拟  53-54
    6.1.3 程序的流程图  54-56
  6.2 溶腔显示  56-59
    6.2.1 结果显示  56-58
    6.2.2 结果分析  58-59
7 总结与展望  59-61
  7.1 总结  59
  7.2 展望  59-61
参考文献  61-64
声明  64-65
致谢  65

群井连通法溶腔扩展的数值模拟

内容摘要

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