超深井井下环境仿真系统温度场数值模拟 - 哈尔滨工业大学学报.pdfVIP

第４７卷　 第 １期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４７ Ｎｏ１ 　 　 ２０ １５年１月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊａｎ． ２０１５ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１５．０１．０１０ 超深井井下环境仿真系统温度场数值模拟 １，２ １ １ 艾　 岭 ，朱　 奕 ，伞　 冶 （１．哈尔滨工业大学 控制与仿真中心，１５０００１哈尔滨；２．哈尔滨理工大学 自动化学院，１５００８０ 哈尔滨） 摘　 要：为解决深井井下环境仿真系统的温度场分布不均匀问题，对具有大长径比、大时滞以及多种复杂传热方式的系 统温度场进行数值模拟，得到使釜内温度场分布均匀的有效方法． 介绍了仿真系统的组成和工作原理；根据传热学原理 给出了系统传热学模型；分别在不同边界条件下，数值模拟了系统的温度场分布情况，并与实际升温曲线进行对比，证 明了仿真结果的有效性． 关键词：温度场；自然对流；数值模拟；超深井井下环境仿真系统 － － － 中图分类号：ＴＫ１２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１５）０１ ００６１ ０７ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｅｘｔｒａ⁃ｄｅｅｐ ｗｅｌｌ １，２ １ １ ＡＩ Ｌｉｎｇ ，ＺＨＵ Ｙｉ ，ＳＡＮ Ｙｅ （１． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｄｅｐｔ． ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５００８０ Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｅｘｔｒａ⁃ｄｅｅｐ ｗｅｌｌ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｌｅｎｇｔｈ⁃ｄｉａｍｅｔｅｒ ｒａｔｉｏ， ｌａｒｇｅ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｍａｎｙ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｏｄｅ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅｎ， ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｈｅｏｒｙ． Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔ