基于多物理场耦合的采空区一氧化碳生成与迁移模式的数值模拟

摘要

为了探索采空区自燃的早期预测方法，进行了数值模拟，以研究指示气体在采空区中的生成和迁移规律。采用了一个集成流场、温度场和浓度场的多物理场耦合模型，系统地分析了温度场和指示气体的时空演变过程。程序控制的加热实验表明，在早期阶段，一氧化碳（CO）与温度之间存在良好的相关性。因此，在数值模拟中选择了一氧化碳作为指示气体，并获得了氧气消耗率、一氧化碳生成率和热量释放强度等参数。多物理场耦合的结果表明，热浮力是控制一氧化碳在采空区中垂直迁移和空间分布的主要驱动力。在空气泄漏和热浮力的共同作用下，一氧化碳会在采空区的上部、深处以及回风侧区域积聚，这些区域应作为监测的重点。这些研究结果为采空区自燃的预防和控制提供了重要的理论和工程支持。