激光钻进煤岩多物理场仿真与实验摘要
煤层气开采过程离不开在煤岩中钻进,而激光与煤岩的相互作用非常复杂,本文通过多物理场仿真与实验来实现对激光钻进煤岩的联合分析。仿真基于傅里叶导热定律,在多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics中进行,分别模拟了激光分布、煤岩相变间隔、循环介质种类对钻孔的影响,结果表明均匀激光更适用于实际钻进;在相变间隔越小的煤岩中钻速越快;二氧化碳对温度场影响效果较小。实验针对煤岩结构面、辐照时间等展开,发现激光在煤岩节理面钻进较慢,但促进裂隙发育好,随着钻进时间延长,钻速变缓,钻孔形状变尖。本文的多物理场仿真与实验结果丰富了激光钻进煤岩研究,也为煤层气开采专有装备的设计提供依据及实验参考。
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