基于光纤系统的物理相似模型温度分布与演化特征

柴敬^1,2，刘奇¹，张丁丁^1,2，宋军¹，李毅^1,2，袁强¹

1. 西安科技大学能源学院2. 教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室

摘 要：为减小水分因素引起的模型试验相似误差,提出了用温度特征确定模型干燥过程的干燥时间（判断模型试验开挖）的方法。建立了光纤传感测温系统,提出克里金空间插值法的估值公式计算模型温度,给出物理模型的温度变异函数表达式。开展了3.0 m×1.2 m×0.2 m二维模型和3.6 m×2.0 m×2.0 m三维模型温度监测试验,监测时间分别超过65,310 d,绘制出模型温度分布云图,探讨了模型干燥（试验开挖）的判断方法。研究表明,模型干燥存在水化放热和液-气相态转变的不同过程,模型温度场演化具有明显的阶段特征,最大温差分别为3.0,4.8℃。干燥后期呈现出竖直方向上高下低的温度梯度,水平方向大致相同的特征,其中低温核区下移并消失是判断模型干燥完成的标志,可作为试验开挖的判断指标。二维模型干燥时间为47 d左右,三维模型干燥时间为213 d左右。

关键词：相似物理模型;干燥过程;光纤测温系统;克里金;温度场;