微波激励下煤岩颗粒间电场强化特性研究
孙晓婉1
洪溢都1
龙盛壹1
李贺2
刘猛3
阳富强1
1.福州大学环境与安全工程学院,福建 福州 3501082.湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭 4112013.中石油煤层气有限责任公司,北京 100020
摘要：微波辐射诱发的热效应与非热效应均会对煤岩产生一系列的影响,微波感应放电属于微波非热效应中的一种现象.煤作为一种非均质性强的多孔、富矿的骨架结构,内部的孔隙、矿物等均会对电场产生影响,不同组分颗粒间的微波放电现象及电场强化特性具有较大差别;而目前相关研究主要围绕在煤体中的煤基质上,忽略了煤体中的矿物及矿物本身形状不规则性带来的影响,导致对真实矿物颗粒间的放电机制以及影响其放电强度的因素仍不清楚.因此,通过绘图软件将电子计算机X射线断层扫描机(XCT)扫描获得的真实煤岩颗粒形状描绘出来,利用COMSOL Multiphyics软件模拟了微波场下真实煤岩颗粒的电场强化特性,并探讨了其产生的原因.结果表明:微波的传播方式及极化特性对颗粒间电场强化有显著影响,颗粒间电场强度在x传播y极化时最大;相对于其他5种颗粒组合,粒径和间距对黄铁矿-黄铁矿组合的电场强化效果最明显,煤岩颗粒组合电场强化的最佳效果出现在大粒径、无间距的情况下;颗粒间夹角的变化对电场强化效果有一定的影响,且各颗粒形状对应的电场强化最大值均出现在夹角为0°时;规则矿石颗粒(圆、正方形、五边形等)的电场强化效果与颗粒圆度系数直接相关,颗粒间电场强度最大值出现在颗粒尖端角度为60°左右、圆度系数为0.71的正三角形时;而不规则矿石颗粒的电场强度与圆度系数、分形维数并无关系,且随曲率的增大而逐渐增大;此外,碳质材料的石墨化程度会对电场强化效应产生较大的影响,电场强度随着石墨化程度增加而增加.
关键词：微波电场强化散射数值模拟不规则煤岩
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：福建省自然科学基金面上资助项目(2022J01109)国家自然科学基金(51904285)
论文发表日期：2025-03-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 1597-1608 )
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