解算矿井通风网路的平均风量逼近法及其电算程序

本文介绍一种解算矿井通风网路的新方法,称之为平均风量逼近法.在数学计算上它不同于过去已有的方法,当然它们都要遵守矿井通风的阻力定律及闻名的克希柯夫定律.平均风量逼近法是用以解算通风网路的自然风量分配.包含m个分支和n个节点的网路,要确定m个风量,所以必须解算m个方程式.m个方程式包括(n-1)个按克希荷夫第一定律建立的节点方程式,及(m-n+1)个按克希柯夫第二定律建立的网孔方程式.网孔方程式中的风压用hi=R_iQ_i′Q_i″表示的阻力定律代替.各分支的初始风量Q_i′任意假定,另一个风量Q_i″可解算网孔方程式求得.取Q_i′和Q_i″的平均值,作为下一次迭代的Q_i′,另一个Q_i″又一次从网孔方程式求得.按上述重复计算,直至所有网孔的风压平衡到所要求的精度为止.采用手工进行这些重复计算工作是很枯燥无味的,而且消磨时间,所以编制了计算机程序.本方法的优点是对初始风量可任意假定,迭代次数少,精度高,井易于掌握.     

矿井通风系统灵敏度分析

从风阻和自然风压两方面考虑,分别对分支风量对风阻的灵敏度以及分支风量对自然风压的灵敏度进行了分析.前者通过求解灵敏度微分方程组,得出灵敏度矩阵,根据矩阵的性质,可以对每一条分支的风流稳定、整个通风网络的稳定作出判断;后者从灵敏度的定义入手,应用线性伴随网路法进行计算,得出灵敏度为自然风压所在分支的动力消耗与i分支中空气动力消耗之比值,为判别风流反向提供了一定的依据.     

节点风压解算通风网络的改进方法

当通风网络存在按需供风的分支且用节点风压法对通风网络进行解算时,将按需分风带来的节点风量代数和归零误差(又称不平衡差)全部集中在那些按需供风分支上,这给风量调节实施带来一定的困难,因为这些分支常常是工作场地.为解决此问题,提出了一种新的节点风压法通风网络解算思路.该思路通过使所有节点风量代数和归零误差的平方和最小化,建立了节点风压法通风网络解算模型,并获得了一种新的节点风压法风网解算算法.解算结果表明:若某节点的不平衡差恰好为0,则该节点相关分支不需进行风量调节;否则,与该节点相关的分支需要进行风量调节来消除该不平衡差.这样一来,可将最小不平衡误差根据工程实际需要分散到所有或部分节点的相关分支上,而不是将不平衡差完全集中在少数按需供风分支上.该方法理论上考虑到了通风系统按需供风分支的存在,具有理论完善、结果正确、可降低风量调节实施的难度的特点.图1,参11.     

旁侧分支风阻对瓦斯风压引起风流逆转的影响

高浓度瓦斯积聚在煤矿倾斜巷道会形成瓦斯风压,瓦斯风压可能导致上行通风巷道并联旁侧分支风流逆转.通过构建实验系统、进行物理实验,研究旁侧分支风阻的变化对逆转过程的影响.实验中,通过蝶阀控制旁侧分支的风阻,得到了旁侧分支不同风阻的5组实验数据.从实验结果中可以看出,旁侧分支风阻的增大会减小旁侧分支风速的变化范围及瓦斯排出的速率,但不影响瓦斯流入旁侧分支的速率.推导了旁侧分支风量变化范围和巷道风阻之间的关系式,该关系式考虑了旁侧分支风阻对风压分配及风流阻力变化的影响,并且与实验数据较为符合.对该关系式分析可以得出结论:随着旁侧分支风阻的增大,其风量范围的变化幅度减小.     

风网稳定性的定量分析

矿井通风系统是一个动态过程，系统内各参数是随时间而变化的，研究它们的变化过程与变化规律就是稳定性分析。讨论当△r≠O时，如何确定△q、△h。同时针对不同的通风网路形式，不同的通风网路规模，建立其稳定性分析的数学模型。网路中的每一次变化都遵循风流流东的基本规律，即符合阻力定律、风量平衡定律和风压平衡定律。对通风网路的稳定性研究主要讨论网路中风流的稳定性，它包括风量和风流方向两部分，即量和质。讨论通风网路的稳定性，建立一组稳定性分析的数学模型，为定量分析风网的稳定性提供一种新的途径。     

存在风阻未知分支的大规模复杂通风网络解算方法

在一个复杂的地下矿通风网络中,通常存在风阻或风量无法直接通过工程的方法事先测量出来的分支,为复杂通风网络中分支风流特征突然改变的原因推断带来了相当大的困难。为了解决此问题,利用通风系统节点风量平衡定律、回路风压平衡定律和通风系统中其风阻值或风量值可事先测量出来的部分分支的信息,重新构建了通风系统风网解算模型,通过对该模型的严密理论推导,获得了一种新的风网解算方法．该算法还可进行通风系统漏风点辨识。     

测风求阻法解算矿井复杂通风网路

目前广泛应用的解算矿井复杂通风网路方法是以风网的各分支风阻值和扇风机工作特性参数作为解算基础数据,而获得风网各分支的风阻值是费时费力的。为此,本文提出了通过测算风网风量求分支风阻的方法解算矿井复杂通风网路。从理论上分析了以分支风阻为未知数的线性方程组建立过程及方程组解存在的唯一性。用BASIC语言编写了测风求阻法解算复杂通风网路的计算机程序,并在超群386微机上通过。通过具体实例说明程序的实用性。该解算方法与其它解算方法不同的是本法以风网的风量和扇风机工况点作为解算网路的基础数据,对生产矿井的通风网路解算更能显示其优越性。     

自然风压对采区风流稳定性的影响及预防

采区是煤矿生产最集中的区域,是瓦斯、煤尘及煤层自燃灾害的多发区。通风网路中的自然风压影响采区风流的稳定性,风流的不稳定诱发自然灾害的发生。论文导出了采区稳定性的判别式,并提出了具体的预防措施。所得结论对煤矿的安全生产有重要的意义。     

高层建筑风压脉动对室内热舒适性的影响

本文根据相关文献给出的高层建筑风压脉动随时间、风向等的变化而出现的规则与不规则的变化规律,以及高层建筑绕流空气动力特性,分析了高层建筑表面风压随来流、风向和时间发生较大变化的区域和特征,指出高层建筑物的自然通风或渗透风量处于不稳定状态,在一定周期内会有较大波动,室内空气温度、湿度和湍流度等难以控制,直接影响到室内热舒适性.同时给出了克服高层建筑风压脉动所造成的室内空气环境参数波动的技术措施和方法.     

矿井通风网路网孔选择程序的扩展

本文在用计算机解算矿井通风网路时,扩展了传统方法——“最小生成树”理论中自划网孔时所没有顾及的方面,重新编制了网孔选择程序,从而增大了计算机解算通风网路的能力。用传统方法所编制的程序有一个重要的特点,即在网路中固定风量分支数(NBFIXQ)与扇风机分支数(NBFAN)之和必须限制在小于或等于所需的独立网孔数(NM),即NBFIXQ+NBFAN≤NM。本文针对矿山生产中可能遇到的几种不能满足上述限制条件的通风网路使用了分支修改的方法并重新编制网孔选择程序。在圈划网孔时,将过多的扇风机分支转化为普通分支,这样在每个网孔中仍然只包含一个固定风量分支或一个扇风机分支。而在网路迭代计算开始之前,将这些修改的分支再恢复成扇风机分支,从而不影响网路迭代计算。考虑节省机时,在程序中首先顺序识别网路各节点相关联的分支类别,然后比较扇风机分支数与固定风量分支数之和与独立网孔数,发现有过多的扇风机分支时,即对各扇风机分支进行阻力比较,将阻力最小的扇风机分支修改为普通分支,使网孔选择得以继续进行。对于不易明显识别的情况,安排在对网路最小生成树检查过程中确定。用这种方法编制的程序使原来的限制条件NBFAN+NBFIXQ≤NM变为NBFIXQ≤NM,因而使计算机自动选择网孔的范围大大扩展。由于修改的扇风机分支是阻力小的分支,故仍然保持最佳收敛性。新编程序已在金属矿山通风网路分析中使用,效果良好。文中也列举了改进程序的框图和应用实例。     

复杂网络中风流的稳定性

在矿井通风网络里角联风路是普遍存在的,当用风点处于角联风路时,它可能遇到供风不稳定的问题。本文针对复杂网络时的单角联网络风流的稳定性进行了计算机模拟分析,讨论了边缘风路风阻系数的变化对角联风路流量和流向的影响。     

通风网络解算初始风量确定方法

矿井通风网络解算前,各分支风量的初值直接影向网络解算的速度和迭代是否收敛.分析了影响通风网络各分支风量分配的3个因素:网络拓扑结构、矿井总风量和分支本身的风阻;提出了确定通风网络解算初始风量的新思路,把通风网络的独立通路当作并联通风路线,利用矿井总风量和通路风阻计算各通路的风量,再分到每个分支中.通过一个网络图示例说明了使用该思路提出的方法,给出了通风网络解算初值与网络解算真值的误差,除角联分支外都不超过20％.     

矿内空气非定常流动数值模拟分析

建立井巷内空气非定常流动能量方程和通风网络中非定常流的数学模型。根据该模型可以模拟出矿井通风系统内非稳态下任意时刻、任意位置的风压和通过风量。分析了由进风井提升容器升降、矿车运行等扰动源引起风流脉动时巷道空气压力和风量变化规律。在扰动源有规律地扰动过程中，所引起的巷道空气压力和风量变化可视为周期振荡。     

基于灵敏度的通风系统稳定性分析

通风网络中任一分支风阻的变化都可能引起自身以及相关分支甚至网络中所有分支的流量变化，变化程度的度量指标为灵敏度，在对通风网络中分支灵敏度及其性质进行深入分析的基础上，给出了使每一条分支的风流保持稳定、整个通风网络保持稳定、两分支间稳定性比较和两通风网络稳定性比较的判别式，对于通风系统稳定性分析、日常通风管理具有重要意义。     

荫营煤矿通风网络可靠性分析

应用通风系统理论及可靠性理论,从分支风流的稳定性方面分析通风网络的可靠性。首先是通过测段风流功率指标判断分支风流的稳定性,然后对于风流不稳定的分支应该用风量及风压敏感度指标对其进行分析,找出影响分支风流稳定的原因进行改进。并对荫营煤矿通风网络中的一部分分支风流稳定性进行初步分析和改进,提高通讯网络的稳定性。     

多股流粉煤--空气喷枪在圆管内射流三维微分方程的数值处理

通过使用质量守恒、动量守恒、能量守恒、混合组分平衡的基本规律,分析粉煤固体颗粒-空气的两相三维湍流流动、传热等现象而建立起封闭的通用控制方程并进对其进行离散化之后,如何采用适当的计算方法进行求解其离散化后的代数方程是相当关键的．本文推导的控制容积逐面叠加方法能使封闭的通用控制方程离散化后的七对角矩阵算法转化为同一层次上三个TDMA方法的串联相加求和,大大地简化了SIMPLE思想中的迭代过程,能快速求解互相耦合的气-固两相温度场、流场、压力场、浓度场,以便于进一步提高粉煤颗粒的燃烧效率,减少其对高炉风口的磨损．这在高炉喷吹粉煤气-固两相流动的三维数学模型的数值解法的实际计算中证明是非常有效的,将为高炉的风口的维护以及高炉的理论设计准备了必要条件．     

gKS方程的孤立波解

非线性发展方程描述的系统中大量存在孤立波这种重要的非线性现象,求非线性发展方程的精确解是人们关心的问题,现已存在有较通用的反散射方法,以及对特定方程的非线性函数变换方法,近十年来人们利用计算机代数、考虑番列维分析或是待定系数方法。对大部分已知的非线性发展方程求得了方程的精确特解。本文以广义Ｋｕｒａｍｏｔｏ－Ｓｉｖａｓｈｉｎｓｋｙ（ｇＫＳ）方程为例,应用齐次平衡方法以及吴文俊消元法得到ｇＫＳ方程的孤     

能量传递和转换的动力学分解关系

利用基本强度量乘以与其共轭的基本广延量的平衡方程,导出了能量传递和转换的普遍化动力学分解关系。该普遍化分解关系式表示出了任意形式的能量与其他形式能量之间的传递和转换关系,可以由此导出各种形式能量的动力学方程。利用这个普遍化方程导出了在工程领域常见的动能、化学能、压能和热能传递和转换的动力学分解关系。利用这些分解关系式给出了系统总能量的变化方程。这些动力学关系式清楚地反映出,在满足能量守恒的条件下,系统内部不同形式能量之间存在的可逆或不可逆的转换关系。能量的动力学分解关系有助于加深对能量传递和转换的理解,可以为合理地利用能源提供理论指导。     

矿井通风系统总风阻的影响因素及其降低途径

本文应用计算机模拟的方法讨论了采掘工作面布局(网路结构)及其风量分配和关键路线上分支的通风参数等因素对通风系统总风阻的影响。进而指出,合理安排采掘工作面、合理配风以使网路中各个通路的阻力尽可能接近;尽量缩短关键路线长度;减小关键路线上非用风分支的风阻或风量,是降低矿井总风阻的主要途径。