微通道中CH4流動的分子動力模擬研究.pdf

1、我國煤層氣資源極為豐富，作為一種熱值高，無污染的潔凈能源，是21世紀天然氣新興的接替能源。盡管全國抽采煤層氣量逐年增長，但抽采率卻依然很低。有一重要原因就在于對煤層氣的運移規(guī)律還沒有完全的掌握。
　　煤層氣流動理論工作的主要目的在于闡明煤層氣流動本質(zhì)，解釋礦井中瓦斯涌出的現(xiàn)象和本質(zhì)。由于礦井瓦斯的涌出對生產(chǎn)和安全有極大影響，因此掌握礦井瓦斯的涌出規(guī)律，可預測采動后瓦斯涌出量，并采取必要和適當?shù)姆婪洞胧黄浯?，了解其在煤層中的流動?guī)

2、律，可為抽采工作提供理論基礎(chǔ)。國內(nèi)外學者（主要是國內(nèi)學者）對煤層氣流動理論主要集中在以下四個方面的研究：線性煤層氣流動理論，非線性煤層氣流動理論，地物場效應的煤層氣流動理論和多煤層系統(tǒng)煤層氣越流理論。對流動的數(shù)值模擬研究也都是從傳統(tǒng)的宏觀概念—煤層氣氣體出發(fā)來研究煤體與氣體參數(shù)，采用數(shù)學回歸、數(shù)值模擬等方法獲取經(jīng)驗值。
　　本文采用分子動力模擬方法，將系統(tǒng)看作具有一定特征的分子集合，運用經(jīng)典力學方法，通過研究 CH4分子群體的運動

3、規(guī)律，再利用統(tǒng)計方法得到體系的宏觀特性和基本規(guī)律。從微觀角度對微通道中CH4流動進行了基礎(chǔ)研究。
　　文中首先從分子動力模擬原理、實現(xiàn)方法及模擬細節(jié)幾個方面對模擬的理論基礎(chǔ)進行闡述；其次從煤的物理結(jié)構(gòu)、吸附解吸特性及微流體流動特性方面對微通道中CH4的流動進行敘述；最后在對微通道中CH4流動的分子動力模擬細節(jié)進行詳細描述的基礎(chǔ)上編寫程序，模擬整個流動過程。程序編寫中根據(jù)模擬細節(jié)，首先依據(jù)瓦斯壓力、煤孔隙率及煤視密度等參數(shù)并采取擬定