军sol软件介绍及相关操作

报告人：范超军2017年09月24日COMSOL软件及其相关操作李教授团队交流报告会

提纲1

COMSOLmutiphysics软件功能2如何利用COMSOL数值模拟？1Comsolmutiphysics软件功能1.1基本简介温度场，应力场，渗流场等均属于物理场，而我们要解决的许多问题是这些物理场的叠加问题，是相互影响的——耦合。如煤层气抽采时煤层气对煤体骨架的受力影响，而煤体受力变形使孔隙率产生变化，进而影响煤层气运移，称为流固耦合。

1.1基本简介1Comsolmutiphysics软件功能1.1基本简介矿业工程——煤层变形，瓦斯、温度和水的分布与运移岩土工程——开挖、支护、结构模拟、渗流分析石油工程——石油天然气的渗流、变形冻土分析污染物运移分析——垃圾填埋场问题分析、核废料处置分析、土壤修复1Comsolmutiphysics软件功能煤层气井群间距200m，300m，400m的煤层气压力单一煤层气井1.2基本功能——煤层气开采多分支井1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——井下瓦斯抽采顺层抽采不同钻孔间距的瓦斯压力1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——井下瓦斯抽采三维计算模型10mX10mX10m，模拟三维渗流耦合模型及瓦斯抽放。模型左下部边界为巷道，布设三个瓦斯抽放孔。立体钻场抽采1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——井下瓦斯抽采1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——保护层开采保护层开采10m时垂向应力云图保护层开采10m时塑性应变云图保护层开采100m时垂向应力云图保护层开采100m时塑性应变云图保护层开采190m时垂向应力云图保护层开采190m时塑性应变云图1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——保护层开采保护层推进190m时上覆岩渗透率等值线图1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——采场裂隙演化与瓦斯运移采用FLAC3D和UDEC2D数值模拟软件分析采动覆岩应力场变化和裂隙场的分布规律，通过分析模拟结果提取裂隙场的三维工程简化模型，结合COMSOL软件，对U型和U型+走向高抽巷两种通风系统下的采空区卸压瓦斯的分布规律进行模拟。FLAC3D——推进120m距煤层30m和10m高处塑性破坏分布UDEC2D——推进120m覆岩裂隙场形态及位移量云图1Comsolmutiphysics软件功能用CAD建成三维模型，导入到COMSOL软件中1.2基本功能——采场裂隙演化与瓦斯运移1Comsolmutiphysics软件功能采场瓦斯总通量流线图采场瓦斯在三维空间等值面图U型通风采场瓦斯浓度三维空间云图1.2基本功能——采场裂隙演化与瓦斯运移1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——高瓦斯煤层自热过程1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——CO2地质封存沁水盆地CO2-ECBM工程五井布置图沁水盆地CO2-ECBM试验数值模型煤层处置CO2/CO2-ECBM综合工程示意图1Comsolmutiphysics软件功能注CO2驱采条件下煤层压力分布特征1.2基本功能——CO2地质封存1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层地下气化1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层地下气化T=30dayT=120dayT=180dayT=220day1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——底板突水为了较为全面分析断层的构造特征对于突水的影响，这里本身的导水性和与奥陶系灰岩的连通性两个因素，形成四种计算工况。断层突水示意图断层突水力学模型图1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——底板突水1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——地热开发1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——垃圾填埋场1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——地下水污染

研究浅层地下水污染，收集大量的高质量的数据，用COMSOL模拟浅层地下水污染问题，验证通过物理过程的实测数据建立的概念模型。1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——核废料地质储存核废料地下储库放射性物质的分解与输运模拟1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——基于数字图像处理技术的煤层瓦斯渗流PorositydistributionobtainedfromX-RayCTscanning东北大学朱万成教授在宾州州立大学实验室测得的图片1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——关于损伤的模拟1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层卸压爆破增透Evolutionoffracturepatternsattheconsecutivestagesinthefractureprocessofone-boreholeblasting

Blastingstresswaveandquasi-staticexplosiongaspressureproducedbyboreholeblasting.(a)Stresswaveand(b)Quasi-staticgaspressure.1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层卸压爆破增透1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层卸压爆破增透1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层气注热增产THM耦合控制方程

1Comsolmutiphysics软件功能1.2基本功能——煤层气注热增产渗透率比例变化曲线瓦斯压力的演化数值模拟结果

1Comsolmutiphysics软件功能2.1软件界面2如何利用COMSOL数值模拟？界面操作

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F1帮助2.2实例操作1——隧道开挖分析模型参数2如何利用COMSOL数值模拟？制订研究方案建立实体模型输入参数、变量和控制方程模型网格划分施加载荷与约束结果处理与分析

APP库搜索tunnelexcavation2.2实例操作1——隧道开挖分析开挖前应力分布开挖后应力分布2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作2——瓦斯抽采2如何利用COMSOL数值模拟？煤层长10m，厚度3m，在巷道工作面揭露煤层厚度的中部间隔施工抽放钻孔，钻孔尺寸为ϕ94mm，孔深均为20m，抽采孔的孔间距为1.5m。初始瓦斯压力为0.82MPa。模型边界假设没有气体的流入和流出，地温为25℃，煤层埋深470m。瓦斯运移场为：2.2实例操作2——瓦斯抽采2如何利用COMSOL数值模拟？抽采30d后瓦斯压力2.2实例操作3——瓦斯抽采气固耦合2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作3——瓦斯抽采气固耦合2如何利用COMSOL数值模拟？2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作4——考虑气水两相流的煤层气抽采流固耦合相对渗透率：2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作4——考虑气水两相流的煤层气抽采流固耦合2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作5——comsolwithmatlab示例2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作5——comsolwithmatlab示例2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作6——水力压裂促抽瓦斯流固耦合模型见文档！2如何利用COMSOL数值模拟？2.2实例操作6——水力压裂促抽瓦斯二维平面应变模型，尺寸为44m×10.8m，其中煤厚4.8m，顶板厚3.0m，底板厚3.0m。在煤层中部布置3个抽采孔和2个压裂孔，钻孔间距8m，孔径0.1m。煤层的原始水平渗透率为0.02