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资源说明：对采空区风流场,氧气浓度场及温度场这"三场"分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍采空区"三场"数值模拟的理论基础,阐述并应用Fluent开发采空区CFD模型的方法与步骤,给出了模型中主要参数的确定方法。结合实例对平煤集团古山矿西翼065-2工作面采空区的风流场,氧气浓度场及温度场分布规律进行模拟,综合分析得出最大自燃氧化带的范围。模拟数据与现场基本吻合,证明其是研究采空区"三场"分布规律的可行手段之一。可为实施采空区煤炭自燃防治技术提供依据。
【正文】
基于CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）的采空区“三场”数值模拟是现代煤矿安全与防灾技术的重要研究领域。该技术通过对采空区内的风流场、氧气浓度场和温度场进行量化分析，以揭示采空区内的动态环境变化，从而为防止煤炭自燃提供科学依据。
采空区“三场”分布规律的数值模拟技术主要依赖于流体力学、热力学和化学反应动力学等基础理论。Navier-Stokes方程是描述流体运动的基本方程，它包括质量守恒、动量守恒和能量守恒三个核心原理。在采空区环境中，流体流动受到采空区结构、通风系统、煤炭氧化反应等因素的影响，使得风流场、氧气浓度和温度的分布复杂多变。通过对这些方程进行离散化和数值求解，可以得到流场、浓度场和温度场的详细分布情况。
Fluent作为一款广泛使用的CFD软件，被应用于开发采空区的CFD模型。使用Fluent进行模拟，首先需要建立几何模型，精确刻画采空区的实际形态；接着设定边界条件，包括流入流出的风量、氧气浓度和初始温度等；然后选择合适的湍流模型和化学反应模型，如RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）模型和Euler-Euler或Euler-Lagrange模型来处理气固两相流动；确定模型中的主要参数，如扩散系数、燃烧速率等，并进行网格划分和求解过程。
以平煤集团古山矿西翼065-2工作面为例，通过Fluent进行采空区的风流场、氧气浓度场和温度场的模拟，可以清晰观察到风向、氧气浓度和温度的变化趋势。通过对模拟结果的综合分析，可以确定自燃氧化带的范围，为制定防治煤炭自燃的策略提供准确的数据支持。模拟结果与现场实测数据的对比，证明了数值模拟技术在研究采空区“三场”分布规律上的有效性。
采空区自燃防治的关键在于早期预测和合理干预。通过CFD模拟，可以预测遗煤的温度升高和漏风强度，从而提前采取降温、隔绝氧气等措施，防止自燃的发生。此外，模拟结果还可以指导通风系统的设计和调整，优化工作面的推进速度，以降低自燃风险，确保安全生产。
总结来说，基于CFD的采空区“三场”数值模拟技术是煤矿防灾技术的重要组成部分，它利用先进的计算方法揭示了采空区内部复杂的物理和化学过程，为防止煤炭自燃提供了重要的理论和实践指导。随着技术的不断进步，这种模拟技术将在未来发挥更大的作用，为煤炭行业的安全、高效开采提供更强大的支撑。
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