煤火灾害热动力问题的数值方法与仿真

第1章 煤火热动力现象与煤火灾害

1.1 煤火现象与全球煤火现状

1.1.1 煤火的基本概念与危害

1.1.2 全球煤火现状

1.1.3 煤火研究的意义

1.2 地下煤火成因与煤自燃机理

1.2.1 地下煤火成因

1.2.2 煤炭自燃的理论基础

1.3 国内外煤火问题研究现状

1.3.1 煤火自燃机理研究

1.3.2 煤火热动力系统研究

1.4 本书研究内容

第2章 煤火热动力问题的数学描述与基本方程

2.1 煤火热动力现象研究的基本方法

2.1.1 基于传统多孔介质流动控制方程的数值模拟方法

2.1.2 基于两相方法的数值模拟方法

2.1.3 基于微观统计的数值模拟方法

2.2 描述煤自燃的化学反应方程

2.2.1 煤燃烧基本理论

2.2.2 煤燃烧化学反应

2.2.3 煤自燃特性

2.3 描述煤火热动力过程的基本方程组

2.3.1 渗流连续性与动量方程

2.3.2 扩散方程与反应速率方程

2.3.3 能量方程

2.4 初始和边界条件

2.4.1 初始条件

2.4.2 边界条件

第3章 求解煤火渗流问题的数值方法

3.1 渗流模拟的数值方法

3.2 有限单元法求解渗流问题

3.2.1 有限单元法基本思想与分析步骤

3.2.2 伽辽金（Galerkin）法

3.2.3 等参元与数值积分

3.3 渗流问题的有限元分析

3.3.1 多场耦合有限元分析软件COMsOL Multiphysics

3.3.2 COMSOL MuItiphysics渗流模拟

第4章 煤火传热问题的数值求解

4.1 传热问题的数值方法

4.1.1 数值传热基本思想

4.1.2 常用数值方法

4.1.3 求解步骤

4.2 能量方程的数值离散与求解

4.2.1 区域离散化

4.2.2 节点离散方程的建立

4.2.3 边界条件处理

4.2.4 离散方程的求解

4.3 辐射换热数值计算方法

4.3.1 气固介质热辐射特性的计算

4.3.2 热辐射传输计算方法

4.4 耦合传热的数值模拟

4.4.1 耦合传热数值模型

4.4.2 耦合传热模拟与分析

第5章 煤火热动力现象的数值模拟

5.1 煤火热动力数值仿真

5.1.1 物理模型与参数

5.1.2 仿真结果

5.2 计算结果对模型参数的响应

5.2.1 渗透率

5.2.2 热导率

5.2.3 边界压力

5.3 火区现场调查与模型验证

5.3.1 火区调查与现场测量

5.3.2 结果比对

5.4 多层煤火热特性演变分析

5.4.1 多层煤火模型

5.4.2 多层煤火热特性仿真与分析

第6章 煤火热动力演变规律数值分析

6.1 煤层自然发火特性及其影响

6.1.1 煤层低温自燃变化规律

6.1.2 煤自燃倾向性对煤层自燃的影响

6.2 采动裂隙对煤火热动力特性的影响

6.2.1 含顶板采动裂隙煤火模型

6.2.2 裂隙对煤火区内流动影响

6.2.3 裂隙对煤火温度分布影响

6.3 燃烧深度对煤火热动力特性的影响

6.3.1 燃烧深度对煤火区内温度影响

6.3.2 燃烧深度对煤火区内流动影响

第7章 煤火灾害防治的数值模拟

7.1 煤火热动力灾害的防治问题

7.1.1 煤田火灾的探测问题

7.1.2 煤火治理问题

7.2 煤火的探测方法与数值模拟

7.2.1 煤火地球物理和化学特征及探测方法

7.2.2 高密度电法探测煤火的数值模拟

7.3 煤火治理方法与数值模拟

7.3.1 煤火治理方法

7.3.2 煤火治理过程的数值模拟

参考文献

《煤火灾害热动力问题的数值方法与仿真》以煤田自燃火灾为对象，对煤火热动力现象开展数值方法研究。系统阐述了煤火热动力问题多场耦合建模及数值求解的基本理论与方法，分析探讨了煤火发展及防治过程中的热特性演变机制及其影响因素。《煤火灾害热动力问题的数值方法与仿真》内容精炼、注重实际应用、深入浅出，可供从事相关研究的技术人员作为参考，也可作为相关专业研究生课程的补充教材。