矿井通风网络仿真计算及温湿环境预测

摘要

矿井通风网络计算机模拟预测,即是以电子计算机技术为基础,依据通风系统中过去和现在的已知信息及数据,运用科学的方法,再现通风系统过去的运行面貌,发现和掌握系统运行过程中的状态,预测系统未来的发展趋势的一类新型算法;它是通风安全理论和计算机技术的有机结合。MIVENA是一款可以让通风工程师和研究者在矿井的动态生产过程中对矿井的风流、气候、温度和湿度状况进行解算和分析的矿井通风模拟软件[1]。在通风系统风流状态模拟、风量调节预测、井下气候环境预测等方面都有很高的实用价值。MIVENA以通风安全理论为基础,建立了模拟预测模型,以计算机为工具立足解决了实际问题。本文重点研究了节点流势法成功运用于MIVENA系统的理论分析,在MIVENA系统的开发基础之上提出了基于节点流势法利用轮廓线修正乔莱斯基分解来解决通风网络的计算问题,此方法不仅可以让迭代方程快速收敛同时还大大得减少了计算计存储空间的占用率。同时还引进了一种简单实用的数值模型来计算全湿或部分潮湿巷道岩层表面的温度、风流温度、湿度等,通过这些计算模型的应用合理地避免了重复迭代计算的麻烦。笔者还开发了便于应用于我国煤矿的中文版MIVENA系统,解决了在使用不同版VB语言时出现的部分作图问题。并针对枣庄矿的通风数据进行了模拟验证,分析了风阻参数和结算结果与实测值的吻合性及该矿井下巷道内温湿环境的分布特征。最后,根据枣庄矿通风系统中现存的问题运用MIVENA系统对不同的解决方案进行模拟分析,得出最优的解决方法,进而对矿井扩大生产后的通风状况进行预测,提出了相应的改进措施。

目录

致谢

摘要

Abstract

引言

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国外研究现状

1.3 课题研究的实用价值

1.4 课题的研究内容及技术路线

2 矿井通风

2.1 矿井通风系统

2.1.1 矿井通风网络

2.1.2 通风网络自然分风的计算与分析

2.2 矿井气候

2.3 矿井通风能量方程

2.3.1 巷道通风阻力

2.3.2 能量方程在通风系统中的应用

2.4 小结

3 MIVENA 系统中修正节点压力法的应用研究

3.1 基本介绍

3.2 矿井通风网络结算理论

3.2.1 通风解算方法简介

3.2.2 通风网络的数字化建模

3.3 风网解算

3.3.1 准线性方程的选取

3.3.2 矩阵分解及风机特性的计算

3.3.3 收敛标准和加速因子

3.4 小结

4 MIVENA 系统中矿井气候数值模型应用理论研究

4.1 调热圈理论

4.2 巷道空气温度和湿度的判定

4.3 岩石表面温度的实际解决方法

4.4 通风网络气候状况数值模型

4.5 小结

5 MIVENA 系统应用研究

5.1 系统简介

5.2 枣庄矿通风网络系统仿真模拟

5.2.1 矿井概述

5.2.2 系统模拟实用性验证

5.2.3 矿井通风状态及气候环境预测

5.3 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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