基于Fluent软件的角联通风网络数值模拟

首先采用拟牛顿法(Broyden方法),基于MATLAB编程对地下矿山角联通风网络进行了编程解算,此种方法避免了复杂的数学方程建立过程,使解算过程在计算机上便可全部完成,并且收敛快,精度高。通过对解算结果的对比分析,可以了解角联分支对通风系统的影响,论文重点通过FLUENT软件,对角联通风网络进行了数值模拟,分别模拟了角联分支内有风流流过以及无风流流过的情况,通过选取不同的通风巷道截面,观察速度云图以及矢量图等,可以清楚的看到角联巷道内风流的特性以及效果,为角联巷道内风流特性的研究提供了一定的依据,文章最后指出了在矿山实际情况中,在处理角联通风网络时应注意的一些问题。     

某些角联通风网路的分风状况、阻力、风阻与调节

在我国金属矿山中,因地制宜地采用了各种型式的通风网路结构,获得了较好的通风防尘效果。但是,由于复杂通风网路解算上的困难,至今对某些复杂角联通风网路的分风状况及其风阻、阻力与调节等,尚未进     

采煤工作面漏风通道参数研究与应用

采煤工作面漏风会导致采空区缓慢自燃氧化以及有毒有害气体涌入工作面,造成采空区自然发火及工作面工作人员中毒窒息的可能性.工作面不同进风风量下工作面漏风情况会不同.为了具体研究工作面不同进风风量下的漏风情况,测定了元堡煤矿1901工作面停采期间各漏风通道的漏风量,建立了工作面漏风通道网络模型;根据风网解算原理及风阻计算公式计算出各分支风阻及风量值;利用风网解算软件计算出不同风量下工作面漏风通道的风量值.结果发现:元堡煤矿1901工作面风量在500 - 1500m3/min范围内变化时各漏风通道风量占工作面总进风量的比重几乎不变;采空区两巷由于已经打好密闭,漏风较小;工作面中部由于老顶来压漏风量较大,是堵漏风重点.     

单角联通风网路解算初值的选择及精确值的求算方法

解算单角联通风网路时,初值的选择直接关系到整个解算过程的速度和精度。在用斯考德—恒斯雷近似计算法解算时,一般先令角联巷风阻(R_角)为零,使网路简化后,再推算出通风网路各巷道的初值。按此     

风窗对井下通风系统的影响及其调节与定位优化

利用回路阻力平衡关系分析了井下风窗安装前后通风系统中各分支间风流流动关系,提出了某些分支安装风窗后,通风系统各分支的风量对此变化作出反应的分析模型,给出了度量风量和阻力反应敏感性强弱的方法;假定通风系统中某些分支同时安装风窗,在保留风窗的使用对通风系统所带来的正面作用,但要抑制其负面作用的条件下,基于尽可能使所有参与调节的分支的风阻增、减值最小化的原则,提出了指定分支实施调节的调阻调节法和优选分支实施调节的调阻调节法,并建立了相关最优调节模型及其求解方法。结果表明:两种模型可以在风窗安装之前进行解算,解算结果可预知风窗安装后通风系统各分支的风流的分布情况,并确定出相应的调控策略;优选分支调阻调节模型可以用于选择最优的风窗安装位置、数量及风窗阻力,后者可以用于确定风窗窗口面积。     

复杂通风网络总风阻快速计算方法

为了快速计算通风网络总风阻和当通风网络中安装多台风机时各风机所承担的总风阻,将通风网络中安装风机的分支设置成固定风量分支,利用通风网络回路阻力平衡定律构建通风网络所有独立回路阻力平衡方程;在这组方程中,存在一组含固定风量分支的方程,其中的每个方程所对应的回路总阻力不为0,该回路总阻力需要用安装在每个固定风量分支上的风机所提供的风压才能抵消,使之归零;该组方程可用于求解通风网络总风阻和当通风网络中安装多台风机时各风机所承担的总风阻。结果表明:1)当通风网络只安装1台风机时,通过将打算安装风机的分支设为固定风量分支,可求出当风机安装在该分支时所承担的总风阻,该值与风量无关;对于同一个通风网络,安装风机的分支不同,所对应的总风阻也不同;2)当通风网络中安装多台风机时,通过将安装风机的所有分支均设置为固定风量分支,可求出各风机所承担的总风阻;此时,1台风机所负担的通风网络总风阻与风机数量、各风机的输出风量和安装位置相关。计算总风阻时,只要解算一次通风网络,依据回路阻力代数和不为0的回路,即可求出通风网络总风阻或多台风机各自所承担的总风阻。     

无回路阻力平衡约束的固定风量平衡算法研究

通风网络解算、按需分风优化调节、基于固定风量调节反算风阻等工程实际问题均存在固定风量平衡问题.为判断在固定风量分支的位置、个数、风量都不确定的前提下,是否存在同时满足固定风量条件和风量平衡条件的通风网络风量分配方案,将固定风量平衡问题转化为网络流分配问题,令固定风量分支的容量上界与下界均等于固定风量值,其他分支的容量视为无穷大,判断是否存在所有固定风量分支均达到饱和状态的可行流,利用最大流算法求解可行流问题.如果存在可行流,则最大流方法的分配结果便可同时满足固定风量条件和风量平衡条件,即为通风网络风量的初始分配方案.通过正反2个实例验证,表明该方法可行.     

通风网络分支风量与风机频率及变频 灵敏度的关系研究

为了定量描述主要通风机变频调风时通风网络风量变化的差异性,推导了分支风量随频率变化的函数关系式,表明分支风量与风机频率呈一次函数关系,依此可以精准高效地进行变频调风,并预判待调分支是否满足调风要求以及对非待调分支风量变化的影响。提出了变频灵敏度的概念,定量地反映了通风网络各分支风量相对于频率变化的敏感程度,其值可用风量与频率函数的斜率表征。通过理论推导可知变频灵敏度与分支风量具有相同的数值分布规律,得出风量越大的分支在变频调风时风量改变量也越大的结论。分析了所述理论对矿井变频调风工作的指导作用,并通过矿井变频调风时的风网解算验证了理论的正确性。     

用电子计算机确定矿井通风网路合理结构及其风阻

以往矿井通风网路的解算方法,都是把分支风路的风阻作为已知量,风量作为未知量求解的,本文用求解非线性方程组的Newton-Raphson方法及其变种,在已知网路中部分风路风阻和其它部分风路风量时解算矿井通风网路,求出各个风路的风量或风阻。这种算法已经编制了DJS-21机ALGOL_(60)算法语言程序,通过实际计算,效果尚好,计算效率较高,为通风设计确定网路结构和风阻分配给出了直接求解的方法。     

矿井风速故障源诊断及角联结构传感器布设

煤矿井下监控系统测量的风速数据并不能用来判断故障源位置,只能反映风速传感器所在巷道的风量变化情况。引起井下风速变化的原因很多,如巷道冒落、巷道堵塞、巷道变形等,从整个通风网络角度考虑,都可以归结为分支的风阻发生变化。由于井下通风网络中任一分支风阻的变化都可能引起自身及其他相关分支风量变化。提出用逐步线性回归分析法,确定引起通风系统风速传感器报警的分支集合。建立了逐步线性回归分析的通风系统故障源诊断数学模型。通过具体实例给出了风速传感器安设在不同位置下,可能引起此分支风速超限的故障巷道集合的结果。分析了关联分支的风阻变化对角联分支的影响,从而确定选择那些对角联分支影响大且自身风量容易发生变化的巷道安设风速传感器。     

基于网络流理论的矿井通风网络可靠性研究

矿井通风网络是通风系统的重要组成部分,对其进行可靠性研究具有非常重要的意义。针对矿井通风网络系统的自身属性,结合网络流理论建立了通风网络可靠性评价模型。对各风路的风量进行动态实时监测,并运用统计学方法分析了风网中风流的变化趋势及风量分布规律,得到了通风系统中任一风路风量的分布密度函数,进而推导出各风路的可靠性指标值。运用简化的邻接终点矩阵法求解通风网络最小路集并基于MATLAB编程实现此算法。提出了一种简化的不交化最小路集算法:对于任一长度为m-1的最小路,只需在其中添加n-m+1条该最小路中不出现的分支的逆,就可直接获得不交化结果,其余最小路采用BDD算法进行不交化运算。通过以上方法可量化分析通风网络的可靠性。最后通过实例解算检验其可行性。     

矿井通风网络数据可靠性检验

进行矿井通风阻力测定时,由于受环境的温度、湿度、压力传递存在时间差以及测点处标高不准确等因素的影响,根据实测数据,计算所得矿井巷道基础数据存在一定的误差,常用的测量数据检验方法只能对若干条通路进行闭合回路检验,而不能对全矿井通风网络基础参数进行可靠性检验。本文中所介绍的检验方法将风网基础数据输入通风网络解算软件,以实测风量和经过计算所得巷道风阻为基准,实测风量为目标条件,进行计算机通风网络模拟,对全矿井巷道风阻进行连续的优化调整,使通风网络模拟结果与实际测定各巷道风量基本符合,从而实现全矿井风网基础数据的可靠性检验。该方法在某矿进行了实际应用,实践证明此方法科学、准确的获得了全矿巷道风阻参数,为矿井的通风改造奠定了技术基础。     

矿井通风网络系统敏感度的研究

根据通风系统的风阻与风量的变化关系,以象山矿的局部通风图为例,对井下复杂的通风网络的敏感度进行研究.经过实例运算,以图形的形式得出敏感区域,然后对这些敏感区进行重点调风,这样不但可以在新建或改建、扩建矿井时减少工时工料,还可以加强对井下通风的安全管理工作.     

矿井通风系统平面图专用绘制软件研制

在对现有矿井通风系统图绘制软件分析的基础上,开发了矿井通风系统平面图专用绘制软件。该软件能实现巷道绘制、交叉自动消隐处理、拓扑关系自动保存、GIS功能、巷道分区用风分支集中布置的网络图自动生成与网络解算等功能。利用该软件在淮南矿业集团某新建矿井试用,实现了前期的通风系统平面图快速绘制与后期的通风系统分析一体化,节省了大量的人力物力。     

矿井通风系统风流控制的改进算法

介绍了矿井通风系统风流控制的基本数学模型和计算方法,指出了常规计算方法的不足,提出了一种能够避免大量矩阵运算、适用于实际通风网络的新算法,程序简单,计算时间省,并结合实例阐述了算法原理。     

矿井通风网络角联风路自动识别与分析

介绍国内外矿井角联风路判断研究的概况,分析矿井通风网络角联风路自动识别的数学模型,用角联风路自动识别系统,对矿井角联风路进行了自动识别和分析。矿井通风网络角联风路自动识别系统为判断复杂网络或风路中的角联风路提供了准确的、科学的识别工具。     

矿井气候多参数预测与通风网络自动解算算法研究

为了对受矿井气候影响的通风网络进行自动解算,并能在实际矿井中应用,提出了一种快速的通风网络自动解算算法。矿井气候对通风网络的影响体现在自然风压上,首先对影响自然风压的温度参数进行预测,在不考虑自然风压的前提下进行解算,以此结果为基础,根据热交换原理计算出通风网络各分支节点的温度;然后对相关变量:压强、密度、自然风压、通风阻力相互关系推导为只含有压强这一变量的函数;最后对含有自然风压的矿井通风网络迭代计算。实验结果表明:该算法实现井下各节点密度和压强的预测和含有自然风压的矿井通风网络自动解算。     

改进灵敏度矩阵的矿井通风故障源诊断及传感器布置研究

利用当前的矿井通风安全监测监控系统,只能反映安设风速传感器的井巷风量发生变化,至于变化是由该条巷道故障引起的,还是由于拓扑关系原因引起的,都无法诊断故障源,通风系统的故障可以归结为分支的风阻发生变化。如果分析每一条分支风阻变化对通风系统的影响,即每一条分支都安设风速传感器是不可能的。因此,井下风速传感器的布置最小数量及位置问题也是研究的重点。改进灵敏度矩阵,建立分支灵敏度0-1矩阵和通风网络故障巷道范围库,用以确定可能引起风速超限的故障巷道范围。最后,提出最少全覆盖布点法,给出分支覆盖度和影响巷道范围库的概念,用以求得风速传感器的宏观布点。