微波加热煤岩裂隙变形的微波加热煤岩裂隙变形的电电- -热热- -固固耦合模型耦合模型 管伟明1，李虎威1 1. 新疆大学，地质与矿业工程学院，延安路1230号，乌鲁木齐，新疆，830000引言引言：为研究不同加热方式下煤岩内部裂隙在 热力耦合作用下的变形特征,建立了微波和常 规加热两种数值模型,考察了不同温度场分布 特征下裂隙周边应力应变场的变化过程计算方法计算方法：模型以电场、固体传热、固体力学 的单向耦合作为计算过程，依次得到岩柱内电 场、温度场、热应力的分布21(2)()( ''')0rfic 结果结果：微波加热时温度场与电场的分布 高度相关，呈现出内高外低和不均匀性； 常规加热时温度场为外高内低，且分布 均匀； 微波加热时裂隙周边的高温区显现 为压应力，低温区多为拉应力；常规加 热时裂隙周边多表现为拉应力，但量值 较小；结论：结论：１）微波加热为体加热，热应力分 布具有较大极值，易于裂隙的发育和新生； ２）相对裂隙位置，热源越近则裂隙边缘 更多呈现为压应力，反之为拉应力，说明 热膨胀更易向与其接近的自由空间延伸； ３）煤岩裂隙在自然环境下多充填水分或 矿物，微波加热易在其内形成闪蒸高压和 优先膨胀现象，对裂隙发育有更大的作用， 可在热采煤层气方面加以利用。
参考文献参考文献： 1. COMSOL RF App Library Manual. 2. 管伟明. 微波加热煤储层的共轭传热模 型[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科 学版), 2014, 11: 1447-1452. 3. 管伟明,张紫昭. 微波加热煤岩裂隙变 形的电-热-固耦合模型[J]. 中国矿业, 2015, 07: 133-136. (a) (a) 常规加热( (b) b) 微波加热 图图 2 2. .不同加热方式下的温度分布特征图图 1 1.微波加热煤岩裂隙的几何特征模型()pemwTCTQt 202''emwQf E 00()thssD(a) (a) 常规加热(b) (b) 微波加热 图图 3 3.不同加热方式下的裂隙周边最大主应力分布Excerpt from the Proceedings of the 2015 COMSOL Conference in Beijing。