矿井通风系统解算   (solutionofmineven—tilationsystem)

在已给定矿井通风系统风网结构，以及各分支风道风阻、扇风机特性和位置、自然通风特性的条件下，求解该通风系统及其中各条分支风道和扇风机的风量和阻力及压力的过程。新建和欲使通风系统有较大改变时，均应进行通风系统解算，以了解上述各个通风参量是否符合要求及其可能发生的变化；制定井下火灾应变计划时，亦应在给定热源和热风压的条件下，进行矿井通风系统解算，为制定应变计划和措施提供依据。

解算方法有：(1)等放风阻法。在风量或风压已给定的条件下，根据串、并联分支的风量与阻力及风阻的分配与合成的方程，先计算并联网路的等效风阻，再与串联网路的风阻相叠加，求出网路的总风阻，继之在给定风压的条件下求出总风量，再求出各个并、串联分支风道的风量和阻力；若已给定风量，则可进行风量分配和阻力计算。该种方法只能用于串联、并联及其组合的简单风网或通风系统。(2)直接解析法。由b条分支风道，J个节点构成的风网或通风系统，至少可以选出N=b—J+1个独立网孔，列出N个风压平衡方程和J-1个节点的风量平衡方程的方程组。解该方程组，即可求得b条分支风道的风量和阻力。方程组的解算随b值的增大而复杂和困难，因而对于复杂的风网或通风系统亦不甚适用。(3)模拟法。根据相似原理，用相应的电气元件及电源或气流元件及压源，构成与通风系统相对应的模型，进行模拟解算。该种方法模拟元件的选用和模拟装置的构成，均较复杂，以线性元件作为电气元件时，需要进行反复地调节，气流元件中参数的测定，更为复杂，因而只在20世纪50年代到60年代初期，研究和应用者较多。(4)迭代法。将风网或通风系统划分为N=b一J+1个独立网孔，根据风量平衡定律，给定各分支的初拟风量，以各种方法，对初拟风量进行校正．直到满足各个独立网孑L的风压平衡定律或校正风量的绝对值小于某给定的某一数值为止。现代最常用的迭代法，是美国克劳斯(H．Cross)于1936年提出、并经英国斯考特(D．R．Scott)和欣斯利(F．B．Hinsley)改进的哈第一克劳斯迭代法。该种方法的手算过程为：选择N=b一J+1个独立网孔；列出各个独立网孔的风压平衡方程式；根据节点风量平衡定律给出各个分支风道的初拟风量；按下式求算网孔校正风量，即

式中i为网孔中分支风道的序号；K为分支风道的条数；Ri为第i条分支风道的风阻；H_f和H_e分别为扇风机的风压和自然风压单位；Q_i为第i条分支风道的初拟风量单位，取其按顺时针方向流动者为正，逆时针方向流动者为负；校正每个分支风道的风量，即令Q_i1=Q_i10+△Q_m，式中Q_i10和Q_i1分别为校正前后的风量；反复对逐个网孔进行风量校正、直到△Q_mmax的绝对值小于给定的一个小数为止。该种方式的主要优点为计算过程较简单，收敛较快。

用电子计算机解算通风系统，是20世纪60年代以后数字式电子计算机应用于复杂通风网路或系统的方法。常用的源程序包括如下步骤和功能：(1)输入原始数据。各分支风道的序号、始节点及终节点的编号、风阻、风道断面、长度、摩擦阻力系数；固定风量分支的风量，安装扇风机分支的序号、风道总数、独立网孔数、节点数、扇风机的个体特性曲线上6～10个点的风压及与之相对应的风量、效率及功率等。(2)扇风机特性曲线拟合。求取H_f=f(Q)，η=ψ(Q)和N=ψ(Q)。(3)自动圈划独立网孔。(4)给定初拟风量。(5)用哈第一克劳斯公式逐个网孔求出其校正风量△Q_m。，并对各分支的风量进行校正。(6)检验所有网孔的最大校正风量的绝对值是否小于给定的小数，否则继续进行逐个网孔的迭代计算。(7)打印输出：扇风机风量、风压、功率和效率；各个分支风道的风量和阻力，调阻巷道的增阻或降阻数值，通风系统的总风阻、总压力、总功率等。更为完善的源程序可以从备选扇风机中优选高效率、低功耗的扇风机，以及优化风量调节等。用电子计算机解算通风系统，比较迅速，原始数据输入之后，数分钟或最多数十分钟，即可获得结果。