Title: 基于 COMSOL 的瓦斯抽采流固耦合数值模拟
摘要：
瓦斯抽采作为一种重要的安全措施，用于控制煤矿中的瓦斯爆炸风险。为了更好地预测和优化瓦斯抽
采系统，本文基于 COMSOL 平台，开展了瓦斯抽采流固耦合数值模拟研究。本文将首先介绍瓦斯抽采
的背景和研究意义，然后详细阐述 COMSOL 平台的特点和优势。接着，本文将基于 COMSOL，构建瓦
斯抽采流固耦合数值模型，并对模型进行验证和分析。最后，本文将总结模拟结果，并提出进一步的
研究方向和应用前景。
关键词：瓦斯抽采、数值模拟、COMSOL、流固耦合、模型验证
1. 引言
瓦斯抽采作为煤矿安全的关键环节，极大地降低了煤矿瓦斯爆炸的风险。为了更好地理解和优化瓦斯
抽采系统，数值模拟成为一种有效的研究手段。COMSOL 作为一款强大的多物理场仿真平台，为瓦斯
抽采的数值模拟提供了良好的支持和应用平台。本文将基于 COMSOL 平台，开展瓦斯抽采的流固耦合
数值模拟研究，以提高瓦斯抽采系统的效率和安全性。
2. COMSOL 平台的特点和优势
2.1. 多物理场耦合模拟
COMSOL 平台提供了丰富的物理场模型和耦合模拟功能，能够有效地模拟瓦斯抽采过程中的多个物理
场耦合效应，如流体力学、热传导和质量传递等。这使得我们能够更全面地了解瓦斯抽采系统的运行
机制，为系统优化提供科学依据。
2.2. 灵活的建模与后处理
COMSOL 平台提供了直观易用的建模界面和丰富的后处理功能，可以快速构建瓦斯抽采系统的几何模
型，并对模拟结果进行可视化和分析。这为我们深入研究瓦斯抽采系统的内部流场变化、瓦斯运动特
性等提供了便利。
3. 瓦斯抽采的流固耦合数值模型构建
3.1. 几何模型的建立
本文将基于瓦斯抽采系统的实际工程数据，构建瓦斯抽采的几何模型。根据实际情况，考虑瓦斯流动
管道和煤体的几何特征，利用 COMSOL 平台进行三维建模，并设置合适的边界条件。
3.2. 物理场方程的描述
本文将考虑瓦斯抽采系统中的流体力学、热传导和质量传递等物理场，利用 COMSOL 平台提供的模型
库，选取适当的方程进行描述。对于流体力学方程，我们将采用 Navier-Stokes 方程进行模拟。对
于热传导方程，我们将考虑瓦斯运动中的能量传递过程。对于质量传递方程，我们将考虑瓦斯抽采过
程中的质量平衡问题。
