9矿井通风网络解算
第197篇 通风安全考试要点 课后习题答案 第5章 矿井通风网络中风量分配与调节2022
第197篇通风安全学课后习题答案第五章矿井通风网络中风量分配与调节5.1什么是通风网络。
其主要构成元素是什么。
用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
构成元素：1.分支，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。
2.节点。
两条或两条以上分支的交点，每个节点有惟一编号。
3.路。
由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
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。
若回路中除始末节点重合外，无其他重复节点，则称为基本回路，简称回路。
5.树。
任意两点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。
在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。
6.割集。
网络分支的一个子集。
将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。
若某割集s中恰好含有生成树t中的一个树枝，则称s为关于生成树t的基本割集。
5.2如何绘制通风网络图。
对于给定矿井其形状是否固定不变。
1.节点编号.。
在通风系统上给井巷交汇点标上特定的节点号。
某些距离较近，阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。
2.绘制草图。
在图纸上画出节点符号，并用单线条连接有风流连通的节点。
3.图形整理。
按照正确、美观的原则对网络图进行修改。
网络图总的形状基本为“椭圆形”。
5.3简述风路、回路、生成树、余树、割集等基本概念的含义。
风路：由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
回路：两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路为回路。
树：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。
包含通风网络的全部节点的树称为生成树。
在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。
割集是网络分支的一个子集，将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。
5.4基本关联矩阵、独立回路矩阵、独立割集矩阵有何关系?基本关联矩阵表示网络分支ej与节点vi关系的矩阵。
矿井通风系统分析
软件界面
根据前面介绍的通 风网络解算数学模型,可 编制计算机程序。
下面介绍一个由安 徽理工大学研制开发的 通风网络绘图、解算与 分析软件MVENT。
3
第五讲 通风系统网络解算与分析
2 通风网络解算软件与应用
软件功能
通风网络绘图、解算与分析
网络基础数据表 风机特性数据表
10
第五讲 通风系统网络解算与分析
4 矿井通风系统分析——多风机相互影响分析
为了研究多风机联合运行时各个系统之间的相互影响程 度，一般采用的研究方法是，首先测定两个系统主要通风机 的风量和风压参数；然后应用计算机模拟技术，在通风网络 结构和参数不变(相同)的条件下，分别改变系统1和系统2风 机的特性，求风机工况点变化。
9
第五讲 通风系统网络解算与分析
3 矿井通风系统分析——系统间联巷的合理性分析
两系统回风之间存在联巷的合理性分析
如图系统1和系统2回风之间 存在联巷。联巷是否应隔断？隔 断与否主要看其能否降低系统的 阻力,以及对通风系统稳定性影响。 若既能降低通风系统阻力,又不影 响系统稳定性,则联通是合理的。 否则，应隔断。
5
第五讲 通风系统网络解算与分析
3 矿井通风系统分析——数字化
原始数据表：网络基础
数据和风机特性数据表
解算数据表：
按需分风解算数据表 自然分风解算数据表 设计工况解算数据表
6
第五讲 通风系统网络解算与分析
3 矿井通风系统分析——通风系统阻力分布分析
通风系统阻
力等于其通风 最困难的采、 掘工作面所在 通路上、从进 风井口至风机 入口各条分支 阻力之和。此 条路线称之为 系统的通风最 困难路线。
矿井通风实时网络解算技术研究
矿井通风实时网络解算技术研究李伟;霍永金;张浪;王恩;桑聪【摘要】Traditional network solution lags behind actual change in ventilation system and air flow monitor cannot cover all roadways .To solve these problems ,we propose real-time mine ventilation network solution technology that based on real time air volume monitoring data ,quickly solve other roadway real time air volume in the inspection cycle .This eliminates airflow blind spots .In the real time network solutionprocess ,adjustment of all independent circuits method was used ,avoid resistance error concentrate on the circuit with fixed volume .%针对传统网络解算滞后于井下的风量变化和风量监测无法覆盖到所有巷道问题,提出矿井通风实时网络解算方法:读取风量实时监测数据,并以此为基准,在监控系统巡检周期内快速求解其他巷道的实时风量,消除了风量监控盲区.在实时网络解算过程中采用全回路调节法,避免了阻力误差集中在固定风量回路.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2016(025)003【总页数】4页(P167-170)【关键词】矿井通风;风量监测;实时网络解算【作者】李伟;霍永金;张浪;王恩;桑聪【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司安全分院 ,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 (煤炭科学研究总院) ,北京100013;中天合创能源有限责任公司 ,内蒙古鄂尔多斯017399;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院 ,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 (煤炭科学研究总院) ,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院 ,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 (煤炭科学研究总院) ,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院 ,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 (煤炭科学研究总院) ,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD722自1953年Scott和Hinsley首先提出利用计算机来解算通风网络问题以来，各国学者在该领域进行了一系列创新性研究，开发了诸如VentGraph、VentSim、VentPC、风丸、VentAnaly[1]、MVSS等大量优秀的矿井通风网络解算软件，并取得了广泛的应用。
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)。
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。
矿井通风网络解算及其可视化研究
视化表示 , 为管理者决策提供便利 。
2 矿井风网解算程序概述
笔者在 VC &V S 软件的风网解算模块中 , 采
用改进后的斯考德2恒斯雷算法 。已知风网中有 N
个节点 M 条巷道分支 , 则可假设风网中任一分支 f
的两端点为 i 和 j , 以 R 、Q、 H f 表示该分支的风 阻 、风量 、风压 。根据风量平衡定律和图论可知 ,
处理技术应用于计算科学 (所有应用计算机从事计
算的科学与工程学科) 的新兴学科 。科学计算可视
化也包括工程计算可视化 。采矿工业领域科学计算
可视化研究 , 主要有 : 风网解算可视化 、矿井火灾
通风动态模拟并行计算及其可视化 、矿井通风仿真
系统可视化等 。复杂数据经过计算得到抽象结果 ,
科学计算可视化可实现基于单一指标或者图形的可
在列出的 N 个节点风量平衡方程式中 , 有 N - 1 个
是独立方程式 , 如式 1 所示 。
N
∑bkj Q j = 0 ( k = 1 ～ J - 1)
(1)
j =1
任一回路中的风流遵守能量守恒定律 , 如 :
N
N
∑ ∑ f i ( Q) =
aij R j Qj Q j -
aij H nj - aij H f j = 0
摘 要 : 本文综合运用了通风网路解算技术和科学计算可视化等理论 , 建立了通用的矿井通风网路 解算及其可视化数学模型 , 开发了风网解算及可视化软件 。该软件能够对矿井通风网路中风量进行自然 分配和按需分配计算 , 在解算风网各个分支的同时 , 还能算出全矿井总的通风阻力 、风量和风阻 , 并且 支持复杂角联风路的解算 。系统还实现了风网解算结果可视化显示 、风机特性曲线的拟合及其可视化管 理 。矿井安全技术人员可以更方便 、直观地修改通风网路和风机参数 , 初步实现了计算和数据管理的一 体化 , 提高了矿山企业的通风管理工作的效率 。 关键词 : 矿井通风 ; 通风系统 ; 风网解算 ; 可视化 中图分类号 : TD725 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 4051 (2009) 08 - 0095 - 04
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。
中国矿业论坛_矿井通风网络模拟解算
通风测量和通风调节是通风管理的主要内容 模拟解算是通风调节、通风设计、通风改造的依 据。
四、怎样做？
依据矿井通风理论建立数学模型，确定数 值计算方法，开发程序，输入实际矿井数 据，进行数值计算。 矿井通风的基本特性－物理模型
在一定时期内，巷道系统基本不变，风流稳定， 可以应用稳态通风的理论进行通风解算。 流过巷道的风量与阻力之间的关系为：H=RQ2 统一参考温度，则节点处风量守恒定律成立。 沿任意回路，大气压力的变化为零。
五、通风网络解算的数学模型
二）回路风压平衡方程
Cij－分支回路关联系数。当j分支与I回路同向时为 1；当j分支与I回路反向时为－1；当j分支不包含在 I回路中时为0。 Hj－分支j上的综合风压； Hni－回路I上自然风压的值。
N-M+1：通风网络中独立回路的个数
五、通风网络解算的数学模型
使用网络图的形式表示矿井通风系统
分支代表巷道，节点代表交叉点，分支的方 向代表风流流动的方向 给分支赋予属性：风阻、风量、阻力、风机 特性等；给节点赋予属性：温度、标高、有 害气体浓度等
根据矿井通风网络的基础数据，提出解 算的目标，通过计算机数值计算，获得 可靠的结果。
通风系统网络图
三、为什么进行通风网络解算
f i f i (Q1 , Q2 , Q3 ) H (Qi ) fi H Ni 0 i 1,2,3
开始
数 值 方 法 的 程 序 实 现
读入数据
按 RQ 值进行分支排序
形成最小树并找出独立分支
圈划独立回路
初始化各分支风量
初始化各回路自然风压 拟合风机 特性曲线
利用克罗斯法进行迭代计算 否 否 精度满足？ 是 读入数据 迭代次数大 于 20？ 是