通风网络解算

第五章通风网路中风量的分配

第一节通风网路及矿井通风网路图

一、通风网路的基本术语和概念

１．分支

分支是指表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷风流的方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。如图5-1中的每一条线段就代表一条分支。用井巷的通风参数如风阻、风量和风压等，可对分支赋权。不表示实际井巷的分支，如图5-1中的连接进、回风井口的地面大气分支8，可用虚线表示。

图5-1 简单通风网路图

２．节点

节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有唯一的编号，称为节点号。在网路图中用圆圈加节点号表示节点，如图5-1 中的①～⑥均为节点。

３．回路

由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路，称为回路。单一一个回路（其中没有分支），该回路又称网孔。如图5-1 中，1-2-5-7-8、2-5-6-3和4-5-6等都是回路，其中4-5-6是网孔，而2-5-6-3不是网孔，因为其回路中有分支4。

４．树

由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图，称为树；由网路图余下的分支构成的图，称为余树。如图5-2所示各图中的实线图和虚线图就分别表示图5-1的树和余树。可见，由同一个网路图生成的树各不相同。组成树的分支称为树枝，组成余树的分支称为余树枝。一个节点数为m，分支数为n的通风网路的余树枝数为n －m＋1。

图5-2 树和余树

５．独立回路

由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成的回路，称为独立回路。如图5-2（a）中的树与余树枝5、2、3可组成的三个独立回路分别是：5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。由n－m＋1条余树枝可形成n－m＋1个独立回路。

二、通风网路图的绘制

不按比例、不反映空间关系的矿井通风网路图，能清楚地反映风流的方向和分合关系，便于进行通风网路解算和通风系统分析，是矿井通风管理的重要图件之一。

通风网路图的形状是可以变化的。为了更清晰地表达通风系统中各井巷间的联接关系及其通风特点，通风网路图的节点可以移位，分支可以曲直伸缩。通常，习惯上把通风网路图总的形状画成“椭圆”形。

绘制矿井通风网路图，一般可按如下步骤进行：

１．节点编号在矿井通风系统图上，沿风流方向将井巷风流的分合点加以编号。编号顺序通常是沿风流方向从小到大，亦可按系统、按翼分开编号。节点编号不能重复且要保持连续性。

２．分支连线将有风流连通的节点用单线条（直线或弧线）连接。

３．图形整理通风网路图的形状不是唯一的。在正确反映风流分合关系的前提下，把图形画得简明、清晰、美观。

４．标注除标出各分支的风向、风量外，还应将进回风井、用风地点、主要漏风地点及主要通风设施等加以标注，并以图例说明。

绘制通风网路图的一般原则如下：

１．某些距离相近的节点，其间风阻很小时，可简化为一个节点。

２．风压较小的局部网路，可并为一个节点。如井底车场等。

３．同标高的各进风井口与回风井口可视为一个节点。

４．用风地点并排布置在网路图的中部；进风系统和回风系统分别布置在图的下部和上部；进、回风井口节点分别位于图的最下端和最上端。

５．分支方向（除地面大气分支）基本应由下而上。

６．分支间的交叉尽可能少。

７．节点间应有一定的间距。

例5-1如图5-3所示为某矿通风系统示意图，试绘出该矿的通风网路图。

图5-3 矿井通风系统示意图

解：图中所示矿井两翼各布置一个采区，共有6个采煤工作面和4个掘进头；独立通风硐室共有7个。矿井漏风主要考虑4处风门漏风。根据上述绘制网路图的一般步骤与一般原则，绘制的矿井通风网路图如图5-4所示。

绘制过程简述如下：

（１）在通风系统示意图上标注节点。距离较近且无通风设施等处可并为一个节点，如图5-3中的5、13、14等处；1和3之间也可不取节点2；进、回风井口可视为一个节点。

（２）确定主要用风地点。在网路图中可用长方形方框表示用风点，框内填写相应的名称，如图5-4中所示的采、掘工作面、独立通风各硐室等。将它们在网路图中部“一”字形排开。

（３）确定进风节点。根据用风地点的远近，布置在用风点的下部并一一标明清楚。

（４）确定回风节点。根据用风地点的远近，布置在用风点的上部并一一标明清楚。

（５）节点连线。连接风流相通的节点，可先连进风节点至用风点；再连回风节点至用风点；然后连各进、回风节点间的线路。各步连线方向基本一致，总体方向从下向上。

（６）按（2）～（5）绘出网路图草图，检查分合关系无误后，开始整理图形。调整好各节点与用风地点的位置，使整体布局趋于合理。此步较费力，需耐心反复修改直至满意为止。

（７）最后标注主要通风设施。主通风机和局部通风机型号及其它通风参数等本图不作标示。

图5-4 矿井通风网路图

第二节简单通风网路及其性质

通风网路可分为简单通风网路和复杂通风网路两种。仅由串联和并联组成的网路，称为简单通风网路。含有角联分支，通常是包含多条角联分支的网路，

称为复杂通风网路。通风网路中各分支的基本联接形式有串联、并联和角联三种，不同的联接形式具有不同的的通风特性和安全效果。

一、串联通风及其特性

两条或两条以上风路彼此首尾相连在一起，中间没有风流分合点时的通风，

（5-1）

2．串联风路的总风压等于各段风路的分风压之和，即

∑==+++=n

i i n h h h h h 121 串，Pa

（5-2）

3．串联风路的总风阻等于各段风路的分风阻之和。 根据通风阻力定律2RQ h =，公式（5-2）可写成：

2

2222112n n Q R Q R Q R Q R +++= 串串

因为 n Q Q Q Q ==== 21串

所以 ∑==+++=n

i i n R R R R R 121 串，Ns 2/m 8 （5-3）

4．串联风路的总等积孔平方的倒数等于各段风路等积孔平方的倒数之和。 由R

A 19

.1=

，得22

19.1A R =，将其代入公式（5-3）并整理得：

2222121

111n

A A A A +++= 串 （5-4）

或 222211

111

n

A A A A +++=

串 ，m 2 （5-5）

二、并联通风及其特性

两条或两条以上的分支在某一节点分开后，又在另一节点汇合，其间无交叉分支时的通风，称为并联通风，如图5-6所示。并联网路的特性如下：

图5-6 并联网路

1．并联网路的总风量等于并联各分支风量之和，即

∑==+++=n

i i n Q Q Q Q Q 121 并，m 3/s （5-6）

2．并联网路的总风压等于任一并联分支的风压，即

n h h h h ==== 21并，Pa

（5-7）

3．并联网路的总风阻平方根的倒数等于并联各分支风阻平方根的倒数之和。

由2RQ h =，得Q ＝

R

h

，将其代入公式（5-6）得： n

n

R h R h R h R h +++=

22

11并

并 因为 n h h h h ==== 21并

所以 n

R R R R 11112

1

+

++

=

并

（5-8）

或 2

211111

???

? ??+++=

n R R R R 并，Ns 2/m 8 （5-9）

当n R R R === 21时，则

2

2221n R n R n R R n ====

并，Ns 2/m 8

（5-10） 4．并联网路的总等积孔等于并联各分支等积孔之和。 由R

A 19.1=

，得

19

.11A

R

=

，将其代入公式（5-8），得： n A A A A +++= 21并，m 2 （5-11）

5．并联网路的风量自然分配 （1）风量自然分配的概念

在并联网路中，其总风压等于各分支风压，即

n h h h h ==== 21并

亦即 2

2222112n

n Q R Q R Q R Q R ==== 并并 由上式可以得出如下各关系式：

并并Q R R Q 1

1=

，m 3/s

（5-12）

并并Q R R Q 2

2=

，m 3/s （5-13）

……

并并Q R R Q n

n =

，

m 3

/s （5-14） 上述关系式表明：当并联网路的总风量一定时，并联网路的某分支所分配得到的风量取决于并联网路总风阻与该分支风阻之比。风阻大的分支自然流入的风量小，风阻小的分支自然流入的风量大。这种风量按并联各分支风阻值的大小自然分配的性质，称之为风量的自然分配，也是并联网路的一种特性。

（2）自然分配风量的计算

根据并联网路中各分支的风阻，计算各分支自然分配的风量。可将公式（5-9）依次代入前述关系式（5-12）、（5-13）和（5-14）中，整理后得各分支分配的风量计算公式如下：

n

R R R R R R Q Q 131

2

111++++=

并

，m 3/s （5-15）

n R R R R R R Q Q 23

2

1

2

21++++=

并

，m 3/s （5-16）

……

11

2

1

++++=

-n n

n

n

n R R R R R R Q Q 并

，m 3/s

（5-17）

当n R R R === 21时，则

n

Q Q Q Q n 并=

=== 21，m 3/s （5-18）

计算并联网路各分支自然分配的风量，也可根据并联网路中各分支的等积孔进行计算。将A

R 19

.1=

依次代入前述关系式（5-12）、（5-13）和（5-14）中，整理后可得各分支分配的风量计算公式如下：

并并并Q A A A A Q A A Q n

+++==

211

11，m 3/s

（5-19）

并并并Q A A A A Q A A Q n +++==

21222，

m 3

/s （5-20） ……

并并并Q A A A A Q A A Q n

n

n n +++==

21，

m 3/s （5-21） 综合上述，在计算并联网路中各分支自然分配的风量时，可根据给定的条件，选择公式，以方便计算。

三、串联与并联的比较

从安全、可靠和经济角度看，并联通风与串联通风相比，具有明显优点： 1．总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力费用少。现举例分析 ：

假设有两条风路1和2，其风阻21R R =，通过的风量21Q Q =，故有风压

21h h =。现将它们分别组成串联风路和并联网路，如图5-7所示。各参数比较

如下：

（1）总风量比较

串联时： 21Q Q Q ==串 并联时： 1212Q Q Q Q =+=并 故 串并Q Q 2= （2）总风阻比较

串联时： 1212R R R R =+=串 并联时： 41

2

1R n R R ==

并 故 串并R R 8

1=

（3）总风压比较

串联时： 1212h h h h =+=串 并联时： 21h h h ==并 故 串并h h 2

1=

通过上述比较可明显看出，在两条风路通风条件完全相同的情况下，并联网路的总风阻仅为串联风路总风阻的1；并联网路的总风压为串联风路总风压的21，也就是说并联通风比串联通风的通风动力要节省一半，而总风量却大了一倍。这充分说明：并联通风比串联通风经济得多。

2．并联各分支独立通风，风流新鲜，互不干扰，有利于安全生产；而串联时，后面风路的入风是前面风路排出的污风，风流不新鲜，空气质量差，不利于安全生产。

3．并联各分支的风量，可根据生产需要进行调节；而串联各风路的风量则不能进行调节，不能有效地利用风量。

4．并联的某一分支风路中发生事故，易于控制与隔离，不致影响其它分支巷道，事故波及范围小，安全性好；而串联的某一风路发生事故，容易波及整个风路，安全性差。

所以，《规程》强调：井下各个生产水平和各个采区必须实行分区通风（并联通风）；各个采、掘工作面应实行独立通风，限制采用串联通风。

四、角联通风及其特性

在并联的两条分支之间，还有一条或几条分支相通的连接形式称为角联网路（通风），如图5-8所示。连接于并联两条分支之间的分支称为角联分支，如图5-8中的分支5为角联分支。仅有一条角联分支的网路称为简单角联网路；含有两条或两条以上角联分支的网路称为复杂角联网路，如图5-9所示。

角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定的。现以图5-8所示的简单角联网路为例，分析其角联分支5中的风流方向变化可能出现的三种情况：

图5-9 复杂角联网路

1．角联分支5中无风流

当分支5中无风时，②、③两节点的总压力相等，即

32总总P P =

又①、②两节点的总压力差等于分支1的风压，即

121h P P =-总总

①、③两节点的总压力差等于分支3的风压，即

331h P P =-总总

故 31h h = 同理可得 42h h = 则

4

3

21h h h h =

亦即 2

442

33222211Q R Q R Q R Q R = 又 05=Q ，得 4321,Q Q Q Q == 所以

4

3

21R R R R = （5-22） 式（5-22）即为角联分支5中无风流通过的判别式。 2．角联分支5中风向由②→③

当分支5中风向由②→③时，②节点的总压力大于③节点的总压力，即

32总总P P >

又知 121h P P =-总总

331h P P =-总总

则 13h h > 即 211233Q R Q R >

同理可得 42h h > 即 244222Q R Q R >

将上述两不等式相乘，并整理得

2

41323241???

? ??

R 又知 21Q Q > ，43Q Q < 所以

13

24

1

4

3

21R R R R < （5-23）

式（5-23）即为角联分支5中风向由②→③的判别式。 3．角联分支5中风向由③→②

同理可推导出角联分支5中风向由③→②的判别式

4

3

21R R R R （5-24） 由上述三个判别式可以看出，简单角联网路中角联分支的风向完全取决于两侧各邻近风路的风阻比，而与其本身的风阻无关。通过改变角联分支两侧各邻近风路的风阻，就可以改变角联分支的风向。

可见，角联分支一方面具有容易调节风向的优点，另一方面又有出现风流不稳定的可能性。角联分支风流的不稳定不仅容易引发矿井灾害事故，而且可能使事故影响范围扩大。如图5-8所示，当风门K 未关上使2R 减小，或分支巷道4中某处发生冒顶或堆积材料过多使4R 增大，这时因改变了巷道的风阻比，可能会使角联分支5中无风或风流③→②，从而导致两工作面完全串联通风或上工作面风量不足而使其瓦斯浓度增加造成瓦斯事故。此外，在发生火灾事故时，由于角联分支的风流反向可能使火灾烟流蔓延而扩大了灾害范围。因此，保持角联分支风流的稳定性是安全生产所必须的。

角联网路中，对角分支风流存在着不稳定现象，对简单角联网路来说，角联分支的风向可由上述判别式确定；而对于复杂角联网路，其角联分支的风向的判断，一般通过通风网路解算确定。在生产矿井，也可以通过测定风量确定。

第三节风量分配及复杂通风网路解算

一、风量分配的基本定律

风流在通风网路中流动时，都遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。它们反映了通风网路中三个最主要通风参数——风量、风压和风阻间的相互关系，是复杂通风网路解算的理论基础。

1．通风阻力定律

井巷中的正常风流一般均为紊流。因此，通风网路中各分支都遵守紊流通风阻力定律，即

2

RQ

h （5-25）

2．风量平衡定律

矿山通风网络讲解

通风网路中风量的分配 串联与并联的比较 从安全、可靠和经济角度看，并联通风与串联通风相比，具有明显优点： 1．总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力费用少。现举例分析 ： 假设有两条风路1和2，其风阻21R R =，通过的风量21Q Q =，故有风压 21h h =。现将它们分别组成串联风路和并联网路，如图5-7所示。各参数比较如下： （1）总风量比较 串联时： 21Q Q Q ==串 并联时： 1212Q Q Q Q =+=并 故 串并Q Q 2=

（2）总风阻比较 串联时： 1212R R R R =+=串 并联时： 41 21R n R R == 并 故 串并R R 8 1= （3）总风压比较 串联时： 1212h h h h =+=串 并联时： 21h h h ==并 故 串并h h 2 1= 通过上述比较可明显看出，在两条风路通风条件完全相同的情况下，并联网路的总风阻仅为串联风路总风阻的1；并联网路的总风压为串联风路总风压的21，也就是说并联通风比串联通风的通风动力要节省一半，而总风量却大了一倍。这充分说明：并联通风比串联通风经济得多。 2．并联各分支独立通风，风流新鲜，互不干扰，有利于安全生产；而串联时，后面风路的入风是前面风路排出的污风，风流不新鲜，空气质量差，不利于安全生产。 3．并联各分支的风量，可根据生产需要进行调节；而串联各风路的风量则不能进行调节，不能有效地利用风量。

4．并联的某一分支风路中发生事故，易于控制与隔离，不致影响其它分支巷道，事故波及范围小，安全性好；而串联的某一风路发生事故，容易波及整个风路，安全性差。 所以，《规程》强调：井下各个生产水平和各个采区必须实行分区通风（并联通风）；各个采、掘工作面应实行独立通风，限制采用串联通风。 四、角联通风及其特性 在并联的两条分支之间，还有一条或几条分支相通的连接形式称为角联网路（通风），如图5-8所示。连接于并联两条分支之间的分支称为角联分支，如图5-8中的分支5为角联分支。仅有一条角联分支的网路称为简单角联网路；含有两条或两条以上角联分支的网路称为复杂角联网路，如图5-9所示。 角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定的。现以图5-8所示的简单角联网路为例，分析其角联分支5中的风流方向变化可能出现的三种情况：

矿井通风网络解算基本算法之迭代法

矿井通风网络解算基本算法之迭代法（Hardy-Cross） 1. 矿井通风网络风量分配及复杂通风网路解算 1.1 风量分配的基本定律 风流在通风网路中流动时，都遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。它们反映了通风网路中三个最主要通风参数——风量、风压和风阻间的相互关系，是复杂通风网路解算的理论基础。 1）通风阻力定律 井巷中的正常风流一般均为紊流。因此，通风网路中各分支都遵守紊流通风阻力定律，即 （1） 2）风量平衡定律 风量平衡定律是指在通风网路中，流入与流出某节点或闭合回路的各分支的风量的代数和等于零，即 （2） 若对流入的风量取正值，则流出的风量取负值。 如图1（a）所示，节点⑥处的风量平衡方程为： 如图1（b）所示，回路②-④-⑤-⑦-②的风量平衡方程为： 图1 节点和闭合回路 3）风压平衡定律 风压平衡定律是指在通风网路的任一闭合回路中，各分支的风压（或阻力）的代数和等于零，即 （3） 若回路中顺时针流向的分支风压取正值，则逆时针流向的分支风压取负值。 如图1（b）中的回路②-④-⑤-⑦-②，有： 当闭合回路中有通风机风压和自然风压作用时，各分支的风压代数和等于该回路中通风机风压与自然风压的代数和，即

（4） 式中，和分别为通风机风压和自然风压，其正负号取法与分支风压的正负号取法相同。 1.2 解算复杂通风网路的方法 复杂通风网路是由众多分支组成的包含串、并、角联在内结构复杂的网路。其各分支风量分配难以直接求解。通过运用风量分配的基本定律建立数学方程式，然后用不同的数学手段，可求解出网路内各分支自然分配的风量。这种以网路结构和分支风阻为条件，求解网路内风量自然分配的过程，称为通风网路解算，也称为自然分风计算。 目前解算通风网路使用较广泛的是回路法，即首先根据风量平衡定律假定初始风量，由回路风压平衡定律推导出风量修正计算式，逐步对风量进行校正，直至风压逐渐平衡，风量接近真值。 下面主要介绍回路法中使用最多的斯考德–恒斯雷法(Hard.Crross算法)。 1）解算通风网路的数学模型 斯考德–恒斯雷法是由英国学者斯考德和恒斯雷对美国学者哈蒂?克劳斯提出的用于水管网的迭代计算方法进行改进并用于通风网路解算的。 对节点为m、分支为n的通风网路，可选定N＝n－m＋1个余树枝和独立回路。以余树枝风量为变量，树枝风量可用余树枝风量来表示。根据风压平衡定律，每一个独立回路对应一个方程，这样建立起一个由N个变量和N个方程组成的方程组，求解该方程组的根即可求出个余树枝的风量，然后求出树枝的风量。 斯考德–恒斯雷法的基本思路是：利用拟定的各分支初始风量，将方程组按泰勒级数展开，舍去二阶以上的高阶量，简化后得出回路风量修正值的一般数学表达式为： （5） 式中——独立回路中各分支风压（或阻力）的代数和。分支风向与余树枝同向时其风压取正值，反之为负值。 ——独立回路中各分支风量与风阻乘积的绝对值之和。 ——独立回路中的通风机风压，其作用的风流方向与余树枝同向时取负值，反之为正值。 ——独立回路中的自然风压，其作用的风流方向与余树枝同向时取负值，反之为正值。 按公式（5）分别求出各回路的风量修正值，由此对各回路中的分支风量进行修正，求得风量的近似真实值，即 （6） 式中：分别为修正前后分支风量。的正负按所修正分支的风向与余树枝同向时取正值，反之取负值。 如此经过多次反复修正，各分支风量接近真值。当达到预定的精度时计算结束。此时所得到的近似风量，即可认为是要求的自然分配的风量。上述公式（5）和（6）即为斯考德–恒斯雷法的迭代计算公式，也称其为哈蒂·克劳斯法（Hard.Crross算法）。

矿井通风网络的解算

矿井通风网络的解算 摘要：矿井通风是矿山生产的重要环节之一。安全、可靠、经济、实用的矿井通风系统对保证井下安全生产具有重要的意义。随着计算机技术的飞速发展，现有的通风软件存在功能比较单一，针对这种情况，本文以Visual C++6.0为开发工具、SQL Server2000为后台数据库，进行了矿井通风网络解算的研究。 关键词：通风系统，网络解算 1.引言 矿井通风是矿山生产的一个重要环节。安全、可靠、经济、实用的矿井通风系统，对保证井下安全生产具有重要意义。煤矿生产过程的瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井火灾、有毒气体窒息等灾害的发生都与矿井通风有直接关系[1]。可以说通风状况的好坏直接影响工人的安全、健康和劳动效率，直接关系到煤矿的安全生产、经济效益和可持续发展。 随着煤矿产量增加，开采深度加大和机械化程度提高，需要加大风量，形成多进风井、多回风井的复杂通风系统。如果矿井通风管理跟不上，事故隐患不能及时发现，矿井通风安全事故将会不断发生。不但严重危害职工的健康和生命安全，而且破坏正常的通风系统，使安全生产无法正常进行。因此，开展矿井通风网络解算、调节与评价的一体化系统研究，对保障矿井安全生产具有十分重要的理论意义和应用价值。 2.矿井通风网络的建模研究 2.1流体网络建模 数学模型是程序算法设计的灵魂。能否选取恰当的方法，并建立起准确而全面的数学模型，是软件设计成功与否的决定性因素。 ①数学模型 对复杂的对象或系统进行计算或仿真时，首先要建立它的数学模型。所谓数学模型就是由一系列数学方程(包括代数方程、微分方程)描述系统的每一个具体过程，最终组成一个联立方程组。数学模型比较抽象，但它可以比较全面地反映一个复杂系统的性质。当对一个系统的内部机理比较清楚时，就可以利用数学模型对其进行进一步的研究。数学模型又可分为静态数学模型和动态数学模型。②静态数学模型 静态数学模型用来描述系统在稳定状态或平衡状态下各种输入变量与输出变量之间的关系。静态数学模型主要用于设计计算和校核计算，一般要求具有较高的精度。 ③动态数学模型 动态数学模型用来描述系统在不稳定状态下各种变量随时间的变化关系。当系统从一个稳定状态变化到另一个稳定状态时，哪些参数会发生变化，其变化的速度及变化过程如何，这些都属于动态数学模型要解决的问题。 矿井通风网络建模一般都采用动态数学模型。为了程序设计的简单、方便，在建模时往往进行许多的简化以使动态数学模型及其计算不至于过分复杂。这样，由动态数学模型所得的计算结果的误差往往大于静态数学模型的误差。 由于矿井的通风系统都是由具有复杂的网络拓扑结构的巷道组成，这就给人们的建模带来了许多困难。 传统的建模方法大部分都是针对具体的系统结构编制计算程序，系统的藕合关系处于模型程序的各个地方。所建模型虽然精度比较高，能与现场实际过程很

通风网络解算

第五章通风网路中风量的分配 一、教学内容： 1、矿井通风网路图的相关术语； 2、矿井通风网路图的绘制； 3、矿井通风网路的基本形式与特性； 4、风量分配基本定律； 5、复杂通风网路解算方法及计算机解算通风网路软件介绍。 二、重点难点： 1、矿井通风网路图的绘制原则与方法； 2、矿井通风网路的基本形式与特性； 3、风量分配基本定律。 三、教学要求： 1、了解矿井通风网路图的相关术语； 2、了解复杂通风网路解算方法及计算机解算通风网路软件应用； 3、掌握矿井通风网路图的绘制方法； 4、掌握矿井通风网路的基本形式与特性（串联、并联、角联）； 5、掌握风量分配基本定律。

第一节通风网路及矿井通风网路图 一、通风网路的基本术语和概念 １．分支 分支是指表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷风流的方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。如图5-1中的每一条线段就代表一条分支。用井巷的通风参数如风阻、风量和风压等，可对分支赋权。不表示实际井巷的分支，如图5-1中的连接进、回风井口的地面大气分支8，可用虚线表示。 图5-1 简单通风网路图 ２．节点 节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有唯一的编号，称为节点号。在网路图中用圆圈加节点号表示节点，如图5-1 中的①～⑥均为节点。 ３．回路 由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路，称为回路。单一一个回

路（其中没有分支），该回路又称网孔。如图5-1 中，1-2-5-7-8、2-5-6-3和4-5-6等都是回路，其中4-5-6是网孔，而2-5-6-3不是网孔，因为其回路中有分支4。 ４．树 由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图，称为树；由网路图余下的分支构成的图，称为余树。如图5-2所示各图中的实线图和虚线图就分别表示图5-1的树和余树。可见，由同一个网路图生成的树各不相同。组成树的分支称为树枝，组成余树的分支称为余树枝。一个节点数为m，分支数为n的通风网路的余树枝数为n －m＋1。 图5-2 树和余树 ５．独立回路

怎样画好通风网络图

怎样画好通风网络图 摘自网上 1．参考一下电路图，一般为圆滑的曲线和椭圆，包括主扇，采掘工作面，主要硐室，掘进工作面还需要标注局扇，再参考一下板凳说的。 2．网络图关键是要对通风系统图了解的非常透，对各个节点、分支进行明确，再优化布局就可以了，这个没什么技巧，主要是你的领悟力 3．不必要非得画得圆滑，也可以是直线，关键是构图，线路尽量少交叉，多排列几次就会满意的 4．我认为关键是多画，多练习，借鉴别人的经验，熟能生巧，没什么捷径可走的。 5．先画主线，然后分支先定网络图的节点再定通风系统图的节点编号使数字尽量从小到大然后美化一下就应该可以了吧！ 6．跟导师学了一下，感觉找到规律就不那么难了。 7．本人通常是先在通风系统图中先把各节点编号，然后再画。画的时候每个节点都检查，以免漏掉。在保证正确的前提下调整节点位置，力求美观。 8．就是通风路线简化的通风系统图主要是找好节点各路段的通风阻力也要标注好关系要平衡 9．注意网络图与通风图上节点与数据的对应还有跑漏风 10．画好网络图要点 1、全矿井所有用风地点在中间排列好 2、上面画回风 3、下面画进风 4、中间的节点随意布置，只要保持一定弧度就行了。 5、把所有节点按通风路线用圆滑曲线连接就行了。（进风到用风地点到回风） 前提是你必须对矿井的通风系统相当熟悉才行。 11．首先要熟悉矿井的通风系统，然后画出通风系统示意图，在示意图上找节点（三条以上线分岔或汇合的点），找好后按一定顺序进行编号，再用弧线连接这些编号点，有时要画得好看、明析的话可能要画上十次（前面坛友说过的，和电路图类似），再在上面标明上下山符号或发火时的风机（风压）符号，风流流动方向等。因为在通风网络解算时用的到这个网络图东西。 12．一,矿井通风网络与网络图 (一)矿井通风网络 通风网络图:用直观的几何图形来表示通风网络. 1. 分支(边,弧):表示一段通风井巷的有向线段,线段的方向代表井巷中的风流方向.每条分支可有一个编号,称为分支号. 2. 节点(结点,顶点):是两条或两条以上分支的交点. 3. 路(通路,道路):是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路.如图中,1-2-5,1-2-4-6和1-3-6等均是通路. 4.回路:由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路. 如图中,2-4-3,2-5-6-3和1-3-6-7 5,树:是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图.由于这类图的几何形状与树相似,故得名.树中的分支称为树枝.包含通风网络的全部节点的树称为其生成树,简称树. (二)矿井通风网络图

基于MATLAB的矿井通风网络解算程序编制_姜诗明

收稿日期:2010-05-07 作者简介:姜诗明(1987)),男,新疆阿克苏人,西安科技大学能源学院安全技术及工程专业在读研究生。 基于MATLAB 的矿井通风网络 解算程序编制 姜诗明,裴绍宇,郄雷敏 (西安科技大学能源学院,陕西西安 710054) 摘 要:介绍了矿井通风网络解算的数学模型,根据C ross 迭代法基于MATLAB 编制了矿井通风网路解算程序,并结合实例介绍了程序使用方法。表明用MATLAB 编制通风网络解算程序具有编程简单、代码简洁、使用方便等优点,为通风系统分析及优化提供了工具。关键词:MATLAB ;通风网络解算;程序 中图分类号:TD725 文献标识码:B 文章编号:1671-749X (2010)06-0028-02 0 引言 矿井通风网络解算是在已知矿井通风网络结构、分支风阻、风机特性的情况下,求解所有分支风量的过程。它作为通风安全管理定量分析工具,其作用贯穿矿井通风系统生命周期的始终,矿井的新建、改建、扩建都离不开它。通风网络解算对于模拟井下通风状况,预测网络工况在网络结构、风阻、风机的参数改变时的变化,一直起着很重要的作用。矿井通风网络解算对矿井通风系统进行理论分析或实验研究,辨识通风系统危险源,做出安全可靠性评价,制定安全技术措施,提高矿井通风系统安全可靠性有着重要的意义。然而矿井通风网络解算程序编制却是一项困难的工作,目前通风网络解算软件一般利用VB 、C ++、C#等高级程序语言编制,在整个软件生命周期中普遍存在着软件开发严重依赖于操作系统及编程语言,难以实现跨平台、跨语言共享代码;软件自身形成封闭系统,难以对现有通风软件进行二次开发,功能扩展性差;程序代码冗长难懂,开发及维护困难等问题。 MATLAB 被称作第四代计算机语言,具有语言简洁高效,简单易学,运算符、库函数及工具箱丰富,计算功能强大,绘图方便,扩展能力强大,可移植性好等 特点。非常适合于编制矿井通风网络解算程序。 1 矿井通风网络解算数学模型 矿井空气在通风网络中流动遵循节点风量平衡定律、回路风压平衡定律和阻力定律[1,2] 。对于节点数|V |=m,分支数|E |=n 的通风网络G =(V ,E ): BQ =0(1)C H =0 (2)H R =R d iag |Q |d iag Q (3)其中: H =H R -H f -H n (4)式(1)可改写为: Q =C T Q C (5) 将式(3)(4)(5)代入(2)得: F (Q C )=C (R d iag |C T Q C |d iag (C T Q C ) -H f -H n)=0 (6) 式中:Q =(q 1,q 2,,q n )T ,为分支风量列向量;|Q |为对风量列向量每个元素取绝对值所得的列向量;|Q |d iag 为以|Q |为主对角元素的对角矩阵;Q C 为余树枝风量列向量;H =(h 1,h 2,,,h n )T ,为分支风压列向量;HR =(hR 1,hR 2,,,hR n )T ,为分支阻力列向量;Hf =(hf 1,hf 2,,hf n )T ,为风机风压列向量;H n =(hn 1,hn 2,,,hn n )T ,为分支位能差列向量;R =(r 1,r 2,,,r n )T 为分支风阻列向量;R d iag 为以R 为主对角元素的对角矩阵;F =(f 1,f 2,,,f n -m +1)为回路风压代数和列向量。B =(b ij )m @n ,为通风网络图的关

通风网络解算

第五章通风网路中风量的分配 第一节通风网路及矿井通风网路图 一、通风网路的基本术语和概念 １．分支 分支是指表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷风流的方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。如图5-1中的每一条线段就代表一条分支。用井巷的通风参数如风阻、风量和风压等，可对分支赋权。不表示实际井巷的分支，如图5-1中的连接进、回风井口的地面大气分支8，可用虚线表示。 图5-1 简单通风网路图 ２．节点 节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有唯一的编号，称为节点号。在网路图中用圆圈加节点号表示节点，如图5-1 中的①～⑥均为节点。 ３．回路

由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路，称为回路。单一一个回路（其中没有分支），该回路又称网孔。如图5-1 中，1-2-5-7-8、2-5-6-3和4-5-6等都是回路，其中4-5-6是网孔，而2-5-6-3不是网孔，因为其回路中有分支4。 ４．树 由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图，称为树；由网路图余下的分支构成的图，称为余树。如图5-2所示各图中的实线图和虚线图就分别表示图5-1的树和余树。可见，由同一个网路图生成的树各不相同。组成树的分支称为树枝，组成余树的分支称为余树枝。一个节点数为m，分支数为n的通风网路的余树枝数为n －m＋1。

图5-2 树和余树 ５．独立回路 由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成的回路，称为独立回路。如图5-2（a）中的树与余树枝5、2、3可组成的三个独立回路分别是：5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。由n－m＋1条余树枝可形成n－m＋1个独立回路。 二、通风网路图的绘制 不按比例、不反映空间关系的矿井通风网路图，能清楚地反映风流的方向和分合关系，便于进行通风网路解算和通风系统分析，是矿井通风管理的重要图件之一。 通风网路图的形状是可以变化的。为了更清晰地表达通风系统中各井巷间的联接关系及其通风特点，通风网路图的节点可以移位，分支可以曲直伸缩。通常，习惯上把通风网路图总的形状画成“椭圆”形。 绘制矿井通风网路图，一般可按如下步骤进行： １．节点编号在矿井通风系统图上，沿风流方向将井巷风流的分合点加以编号。编号顺序通常是沿风流方向从小到大，亦可按系统、按翼分开编号。节点编号不能重复且要保持连续性。 ２．分支连线将有风流连通的节点用单线条（直线或弧线）连接。 ３．图形整理通风网路图的形状不是唯一的。在正确反映风流分合关系的前提下，把图形画得简明、清晰、美观。