第02章矿井通风网络

1、第02章 矿井通风网络杨应迪2021-12-122第02章 矿井通风网络一、教学目的一、教学目的 通过本章的学习，主要使学生能够掌握矿井通风网络图的绘制。二、主要内容二、主要内容 矿井通风网络图的绘制及通风网络内风流变化的基本规律。三、重点、难点三、重点、难点 重点：矿井通风网络图的简化及风流变化规律重点：矿井通风网络图的简化及风流变化规律 难点：通风网络分析的数学模型难点：通风网络分析的数学模型四、教学手段四、教学手段 使用PowerPoint进行授课2021-12-123主要内容2 矿井通风网络矿井通风网络 2.1 矿井通风网络图矿井通风网络图 2.2 矿井通风网络内风流变化的规律矿井通风

2、网络内风流变化的规律 2.3 通风网络分析与数学模型通风网络分析与数学模型重点重点难点难点2021-12-1242.1矿井通风网络图-概述通风系统图通风系统图2021-12-1252.1矿井通风网络图-概述通风系统立体示意图通风系统立体示意图2021-12-1262.1矿井通风网络图-概述通风网络图通风网络图2021-12-1272.1矿井通风网络图-概述通风网络平衡图通风网络平衡图单线条图单线条图双线条图双线条图地面1北翼副井-140m水平进风20210采面-320m北石门232120三水平瓦专风硐4519181716151413121110678920210风巷20210机巷三水平下段丁组

3、石门中区运输机下山中区运输机下山三水平风井三水平风机2021-12-1282.1矿井通风网络图-简化简化后的图结构应能正确反应原图结构特点；简化后的图结构应能正确反应原图结构特点；因简化而导致的误差，应在通风工程允许范围内；因简化而导致的误差，应在通风工程允许范围内；原则原则:报告报告截图截图2021-12-1292.1矿井通风网络图-简化用简化图求解得到的数据，对解决实际问题，应有实用价值；用简化图求解得到的数据，对解决实际问题，应有实用价值；简化多在进、回风区和非重点研究部位简化多在进、回风区和非重点研究部位原则原则:2021-12-12102.1矿井通风网络图-简化将并联或串联的分支，用

4、一条等值风阻分支代替。其等值风阻将并联或串联的分支，用一条等值风阻分支代替。其等值风阻按并联或串联公式求算；按并联或串联公式求算；内容内容:45232021-12-12112.1矿井通风网络图-简化将局部风网以一条等效分支代替，其风阻以将局部风网以一条等效分支代替，其风阻以R=h/QR=h/Q2 2求算；求算；内容内容:52342021-12-12122.1矿井通风网络图-简化相近的风流分合点，其间风阻很小时，可简化为一点。其相近的风流分合点，其间风阻很小时，可简化为一点。其风阻加在邻近的大风阻分支上；风阻加在邻近的大风阻分支上；内容内容:4232021-12-12132.1矿井通风网络图-简

5、化风压较小的局部风网，可并为一点。如进底车场等。风压较小的局部风网，可并为一点。如进底车场等。同标高的各进风井口与出风井口可视为一个节点；同标高的各进风井口与出风井口可视为一个节点；内容内容:112021-12-12142.1矿井通风网络图-简化当进回风井口间自然风压不能忽略时，可把自然风压作为一个当进回风井口间自然风压不能忽略时，可把自然风压作为一个通风动力计入，仍把进风、回风井口视为一个节点；也可采用通风动力计入，仍把进风、回风井口视为一个节点；也可采用虚拟风道的方法，即在进风、回风井口增设一条风阻为零的分虚拟风道的方法，即在进风、回风井口增设一条风阻为零的分支，把自然风压置于该风道中；支

6、，把自然风压置于该风道中；内容内容:112021-12-12152.1矿井通风网络图-简化局部通风机对独头用风筒进行通风时，其风流可局部通风机对独头用风筒进行通风时，其风流可视为一个圈，不予画出。视为一个圈，不予画出。内容内容:4232021-12-12162.1矿井通风网络图-绘制节点编号；节点编号；分支连线；分支连线；图形整理；图形整理；标注标注2021-12-12172.1矿井通风网络图-绘制节点编号；节点编号；分支连线；分支连线；图形整理；图形整理；标注标注2021-12-12182.1矿井通风网络图-绘制2021-12-12192.1矿井通风网络图-绘制2021-12-12202.1

7、矿井通风网络图-计算机辅助自动绘制通风网络图现行的几种绘图现行的几种绘图1)手工在图纸上绘图手工在图纸上绘图2)手工在手工在AutoCAD、Word等软件中绘图等软件中绘图根据根据AutoCAD中的通风系统图交互式绘图中的通风系统图交互式绘图1)手工绘图手工绘图2)计算机绘图计算机绘图1)根据根据AutoCAD中的通风系统图自动绘图中的通风系统图自动绘图2)根据其它软件（根据其它软件（GIS）中的通风系统图自动绘图）中的通风系统图自动绘图3)根据网络解算数据库重新编软件进行自动绘图根据网络解算数据库重新编软件进行自动绘图3)交互式绘图交互式绘图2021-12-12212.1矿井通风网络图-计算

8、机辅助自动绘制通风网络图李湖生李湖生: : 1)1988 1)1988年就研究用电子计算机绘制矿井通风网络图年就研究用电子计算机绘制矿井通风网络图; ; 2)1996 2)1996年开始矿井通风网络图年开始矿井通风网络图CADCAD软件的研制软件的研制; ; 3)1998 3)1998年开始研究由通风网络结构数据自动生成曲线网络图年开始研究由通风网络结构数据自动生成曲线网络图; ;计算机绘图计算机绘图2021-12-12222021-12-12232.1矿井通风网络图-计算机辅助自动绘制通风网络图20062006年吴兵研究了用最长路径法自动生成通风网络图年吴兵研究了用最长路径法自动生成通风网络

9、图. .计算机绘图计算机绘图2021-12-12242.1矿井通风网络图-计算机辅助自动绘制通风网络图建数据库；建数据库；制定绘图规则；制定绘图规则；绘图；绘图；调整调整软件介绍软件介绍2021-12-12252.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网分类串联风网串联风网风网内组成分支的联接形式风网内组成分支的联接形式并联风网并联风网角联风网角联风网风网内主要通风机的多少风网内主要通风机的多少单风机风网单风机风网多风机风网多风机风网风网内进风井的多少风网内进风井的多少单进风井风网单进风井风网多进风井风网多进风井风网风网复杂程度风网复杂程度简单风网简单风网复杂风网复杂风网风网分风实施方法风网分风实

10、施方法自然分风网自然分风网控制分风网控制分风网一般型风网一般型风网风网内组成分支的范围风网内组成分支的范围矿井风网矿井风网局部风网局部风网风网内组成分支的风流状况风网内组成分支的风流状况回风风网回风风网用风风网用风风网进风风网进风风网风网分类2021-12-1226 简单风网与复杂风网 答：简单风网可以直接用数学公式求解其风量分配。复杂风网必须进行数值计算才能求其近似解。或者，简单风网是仅由串、并联组成的风网，复杂风网是不仅含有串、并联，而且含有角联的风网。2021-12-12272.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律1)风量平衡定律风量平衡定律:njijQ10前提

11、条件：前提条件：空气密度不变、无漏风、忽略空气密度不变、无漏风、忽略空气中水蒸汽的变化空气中水蒸汽的变化Q1Q2Q32021-12-12282.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律1)风量平衡定律风量平衡定律:推论推论:对任一节点对任一节点(或回路或回路),各相关分支风量变化各相关分支风量变化值的代数和为零。值的代数和为零。njijQ10原分支风量原分支风量:0321QQQ变化后分支风量变化后分支风量:0)()()(332211QQQQQQ0321QQQQ3+Q3Q1+Q1Q2+Q22021-12-1229风网风内任一 ( )的风量代数和为零。2.2矿井通风网络内风流

12、的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律1)风量平衡定律风量平衡定律:2021-12-12302.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律2)风压平衡定律风压平衡定律:njijh10前提条件前提条件：闭合回路无通风动力（主要通：闭合回路无通风动力（主要通风机、辅助通风机和自然风压）风机、辅助通风机和自然风压）2021-12-12312.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律2)风压平衡定律风压平衡定律:推论推论1:对任一不含通风动力的回路对任一不含通风动力的回路,各分支阻力变化值的代数和为零。各分支阻力变化值的代数和为零。njijh102021-

13、12-12322.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律2)风压平衡定律风压平衡定律:对含有风机、无自然风压的回路，各分支阻力的对含有风机、无自然风压的回路，各分支阻力的代数和等于该回路内各通风机风压的代数和。代数和等于该回路内各通风机风压的代数和。njnjfijijhh112021-12-12332.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律2)风压平衡定律风压平衡定律:推论推论2:对任一含风机、无自然风压的对任一含风机、无自然风压的回路，各分支阻力变化值的代数回路，各分支阻力变化值的代数和，等于该回路内通风机风压变和，等于该回路内通风机风压变化值

14、的代数和。化值的代数和。njnjfijijhh112021-12-12342.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律2)风压平衡定律风压平衡定律:回路内各分支阻力的代数和等于该回路内通风机风压与自然风压的代数回路内各分支阻力的代数和等于该回路内通风机风压与自然风压的代数和。和。njNijnjnjfijijhhh111推论推论3:对任一回路内，各分支阻力变化值的代数和等于该回路内通风机对任一回路内，各分支阻力变化值的代数和等于该回路内通风机与自然风压变化值的代数和。与自然风压变化值的代数和。njnjnjNijfijijhhh1112021-12-12352.2矿井通风网络

15、内风流的变化规律-风网内风流流动和变化的基本规律3)阻力定律阻力定律:井下正常风流一般均为紊流。各井下正常风流一般均为紊流。各分支的风压与风量均符合紊流分支的风压与风量均符合紊流阻力定律。对风网而言，将风阻力定律。对风网而言，将风网风阻以等值风阻网风阻以等值风阻R代替，风代替，风网通过的总风量为网通过的总风量为Q，风网亦，风网亦遵守阻力定律遵守阻力定律h=RQ22021-12-12362.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1)风网的结构风网的结构2)分支风阻配比分支风阻配比3)主要通风机特性主要通风机特性4)自然风压自然风压5)漏风状况漏风状况2021-12

16、-12372.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响例如例如：由同样的分支分别组成串、并、角联风网，在风压相：由同样的分支分别组成串、并、角联风网，在风压相等的条件下，串联网络的风量比任一单一分支时的风量小，等的条件下，串联网络的风量比任一单一分支时的风量小，并联网络的总风量比任一单分支时大，角联网络的风量介并联网络的总风量比任一单分支时大，角联网络的风量介于二者之间。于二者之间。（1）由相同风阻分支组成的结构不同的风网，在通风）由相同风阻分支组成的结构不同的风网，在通风动力相同的条件下，其总风量和风量分配不同动力相

17、同的条件下，其总风量和风量分配不同2021-12-12382.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响仅由串并联组成的风网，仅由串并联组成的风网，其稳定性强。其稳定性强。 只有在动力源数量和方只有在动力源数量和方向改变的情况下，才可向改变的情况下，才可能发生风流反向；能发生风流反向； 角联风网，仅分支风阻角联风网，仅分支风阻的变化，就可能引起对的变化，就可能引起对角分支风向的变化；角分支风向的变化；（2）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。2021-12-1

18、2392.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响并联风网内各分支间的相互影响较串联小；并联风网内各分支间的相互影响较串联小；（2）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。导流结构可使角联风网的稳定性增加；导流结构可使角联风网的稳定性增加；2021-12-12402.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响风网内有无割点存在，其分支风阻变化的影响范围明显不同。风网内有无割点存在，其分支风

19、阻变化的影响范围明显不同。l 无无割点割点的风网内，某分支风阻变化，可使整个风网内各分支风量的风网内，某分支风阻变化，可使整个风网内各分支风量分配发生变化。分配发生变化。（2）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。）风网结构不同，风流的稳定性和相互影响程度也不同。l 有有割点割点的风网内，某分支风阻变化仅影响其所在的局部风网之风的风网内，某分支风阻变化仅影响其所在的局部风网之风量分配，变阻分支所在的局部风网外之分风比例不变。量分配，变阻分支所在的局部风网外之分风比例不变。2021-12-1241风网内有无割点，其分支风阻变化的影响范围均相等 ( ).2021-12-12422.2矿井

20、通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响（3）矿井通风网络越复杂，分支相互影响的关系也越复杂；矿井通风网络越复杂，分支相互影响的关系也越复杂； 网络内并联或角联分支越多，某一角联或并联分支参数变化时，网络内并联或角联分支越多，某一角联或并联分支参数变化时，对风网总风压与总风量的影响越小。对风网总风压与总风量的影响越小。2021-12-12432.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响（4）矿井风网内源（如进风井）和汇（如抽出式通矿井风网内源（如进风

21、井）和汇（如抽出式通风的地面主要通风机）的数量与配置不同，风网风的地面主要通风机）的数量与配置不同，风网的风量分配、稳定程度也不同。通常风网的源与的风量分配、稳定程度也不同。通常风网的源与汇数量越多，各源间与各汇间通风参数差别越大，汇数量越多，各源间与各汇间通风参数差别越大，通风管理与调控越困难。通风管理与调控越困难。2021-12-12442.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风流的影响2021-12-12452.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律1、风网结构对风流的影响、风网结构对风

22、流的影响（5）风网结构相同的条件下，分支风阻配比不同，风网的风量分配和风网结构相同的条件下，分支风阻配比不同，风网的风量分配和风流稳定程度也不同。因此，通过改变风网内分支风阻配置状况，风流稳定程度也不同。因此，通过改变风网内分支风阻配置状况，可改变风网风量分配状况和改善风网稳定状况。可改变风网风量分配状况和改善风网稳定状况。例如例如：改变对角分支相邻的进回风分支风阻比、减少通过用风地点各：改变对角分支相邻的进回风分支风阻比、减少通过用风地点各通路的阻力之差值、降低多风机系统公共分支阻力占风机风压的通路的阻力之差值、降低多风机系统公共分支阻力占风机风压的比例等。比例等。2021-12-12462

23、.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化1)按计划进行的风阻变化：按计划进行的风阻变化： 采场的推进和搬迁、采区的接替、水平的延伸、系统的调整；采场的推进和搬迁、采区的接替、水平的延伸、系统的调整；2)随机的风阻变化：随机的风阻变化： 风门开启、巷道垮塌、罐笼和车辆运行风门开启、巷道垮塌、罐笼和车辆运行3)巷道老化巷道老化 失修失修2021-12-12472.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化（1）某分支风阻变化时，某分支风阻变

24、化时，该分支风量和风压均随之发生变化该分支风量和风压均随之发生变化。风量随。风量随风阻的变化率为负，风压随风阻的变化率为正。即某分支风阻增大，风阻的变化率为负，风压随风阻的变化率为正。即某分支风阻增大，本分支风量减少，风压增加。某分支风阻减少，该分支风量增大、本分支风量减少，风压增加。某分支风阻减少，该分支风量增大、风压减少。风压减少。2021-12-12482.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化（2）回路内某分支风阻变化时，同向分支与变阻分支风量的变化趋势回路内某分支风阻变化时，同向分支与变阻分支风量的变化

25、趋势相同，风压的变化趋势相反；异向分支与变阻分支风压变化趋势相相同，风压的变化趋势相反；异向分支与变阻分支风压变化趋势相同，风量变化趋势相反。同，风量变化趋势相反。2021-12-12492.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化（3）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度以该风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度以该分支为最大，邻近分支变化次之，离该分支越远的分支变化越小。分支为最大，邻近分支变化次之，离该分支越远的分支变化越小。或者说，离变阻分支越远的网孔中各分支的变化幅度越小。或

26、者说，离变阻分支越远的网孔中各分支的变化幅度越小。（4）风网内，不同分支风阻变化引起的风量变化幅度和范围不同。一风网内，不同分支风阻变化引起的风量变化幅度和范围不同。一般地说，主干风路变阻引起的风量变化幅度和范围大，分支巷道变般地说，主干风路变阻引起的风量变化幅度和范围大，分支巷道变阻引起的变化幅度和范围小。阻引起的变化幅度和范围小。2021-12-12502.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化（5）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减少值比其并联分支风量增风网内某分支增阻时，增阻分支风量减少值比其并联分支风量

27、增加值大；某分支减阻时，减阻分支风量增加值比其并联分支风量减加值大；某分支减阻时，减阻分支风量增加值比其并联分支风量减小值大。这种差值，是由于当某分支风阻增减时，风网总风阻随之小值大。这种差值，是由于当某分支风阻增减时，风网总风阻随之增减，风网总风量也发生变化而引起的。增减，风网总风量也发生变化而引起的。2021-12-12512.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化（6）任何风网内，仅风阻变化时，只有那些风量趋于降低的对角分支，任何风网内，仅风阻变化时，只有那些风量趋于降低的对角分支，才可能出现风流反向，其他

28、分支仅风量产生增减。才可能出现风流反向，其他分支仅风量产生增减。2021-12-12522.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律2、风阻变化引起的风流变化、风阻变化引起的风流变化（7）巷道贯通或密闭，是分支风阻变化的两种极限情况。巷道贯通与巷道贯通或密闭，是分支风阻变化的两种极限情况。巷道贯通与密闭时风网内风流变化规律与变阻时相似。巷道贯通或密闭时风量密闭时风网内风流变化规律与变阻时相似。巷道贯通或密闭时风量呈减小趋势的巷道，有可能出现风流反向。呈减小趋势的巷道，有可能出现风流反向。2021-12-1253欲使某分支增风，可在其（ ）减阻，或在其（ ）增阻。

29、a串联分支 b并联分支 a串联分支 b并联分支2021-12-12542.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律3、通风机变化引起的风流变化、通风机变化引起的风流变化（1）单主通风机风网，当主通风机性能发生变化时，风网内各分支风单主通风机风网，当主通风机性能发生变化时，风网内各分支风量按主通风机风量变化的趋势和比率而变化。量按主通风机风量变化的趋势和比率而变化。图3-4-1 西六风机出厂特性及工况点2021-12-12552.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律3、通风机变化引起的风流变化、通风机变化引起的风流变化（2）多主通风

30、机风网内，当某主通风机性能发生变化时，整个风网内各分支多主通风机风网内，当某主通风机性能发生变化时，整个风网内各分支风量不遵守按比例变化的规律。某主通风机能力增大，与其串联的通风机风量不遵守按比例变化的规律。某主通风机能力增大，与其串联的通风机和子风网（或分支）风量也增大，与之并联的通风机和子风网风量减少。和子风网（或分支）风量也增大，与之并联的通风机和子风网风量减少。2021-12-12562.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律3、通风机变化引起的风流变化、通风机变化引起的风流变化2021-12-12572.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的

31、主要影响因素及变化规律3、通风机变化引起的风流变化、通风机变化引起的风流变化（3）多主通风机风网内，即使风网结构和分支风阻不变，当某主通风多主通风机风网内，即使风网结构和分支风阻不变，当某主通风机性能发生变化时，由于风网总风量和各主要通风机风量配置发生机性能发生变化时，由于风网总风量和各主要通风机风量配置发生了变化，因此，各主通风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化；了变化，因此，各主通风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化；当各主通风机风压相等时，风网总风阻最小，风机总能耗最低。当各主通风机风压相等时，风网总风阻最小，风机总能耗最低。2021-12-1258 .多主扇风网内，只要风网结构和分支风

32、阻不变，各主扇工作风阻和风网总风阻就不变（ ） 2021-12-12592.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律3、通风机变化引起的风流变化、通风机变化引起的风流变化（4）风网内，某巷安设辅助通风机后，不仅该巷本身风流发生变化，风网内，某巷安设辅助通风机后，不仅该巷本身风流发生变化，其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减

33、小。风量机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。风量变化幅度，以风机所在分支为最大；与其相邻的网孔，风量变化次变化幅度，以风机所在分支为最大；与其相邻的网孔，风量变化次之；距风朵所在巷道越远，风量变化幅度越小。之；距风朵所在巷道越远，风量变化幅度越小。 当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风不足、停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支机风量大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其

34、同向分支的风压损失。的风压损失。（5）自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。当自然风压增大自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。当自然风压增大时，原风向与自然风压作用方向相同的分支，其风量增加；与自然时，原风向与自然风压作用方向相同的分支，其风量增加；与自然风压作用方向相反的分支，其风量减小。风量随自然风压趋于减小风压作用方向相反的分支，其风量减小。风量随自然风压趋于减小的分支，有可能出现风流停滞，甚至可能出现风流反向。的分支，有可能出现风流停滞，甚至可能出现风流反向。2021-12-1260单主扇风网，主扇风量发生变化时，各分支风量按 ( )变化；多主扇风网，当某主扇发生变化时，各分

35、支风量变化 ( )。2.2矿井通风网络内风流的变化规律-风网内风流变化的主要影响因素及变化规律3、通风机变化引起的风流变化、通风机变化引起的风流变化2021-12-12612.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的数学描述矿井通风网络赋权图表示矿井通风网络赋权图表示:),(fGN ),(fGNSS子网络表示子网络表示),(21neeeE基本网络结构表示基本网络结构表示分支向量分支向量:),(11312111nvvvvV始节点向量始节点向量:),(22322212nvvvvV末节点向量末节点向量:),(21iiivve 2021-12-12622.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的数学描

36、述分支权函数表示分支权函数表示:),(21nTrrrR风阻向量风阻向量:),(21nTqqqQ风量向量风量向量:),(21nThhhH阻力向量阻力向量:)(ihH 风压向量风压向量:ni, 2 , 1Nifiiiiihhhqrh22021-12-12631)风量平衡定律的矩阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:01njjijqb1, 2 , 1mi0BQ关联矩阵表示：关联矩阵表示：生成树：生成树：T=(e1,e3,e4,e5)余树弦：余树弦：T=(e2,e7,e6)大气参考点大气参考点V10BQ2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的数学描述2021-12-12641)风量平衡定律的矩

37、阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的数学描述543254317621000110010010101100101011000vvvveeeeeeeB010001100100101011001010110005764726341535431762qqqqqqqqqqqqqqqqqqqBQ关联矩阵表示：关联矩阵表示：2021-12-12651)风量平衡定律的矩阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的数学描述割集矩阵表示：割集矩阵表示：01njjijqS1, 2 , 1mi0SQ54325431762100

38、0110010010100101110001001sssseeeeeeeS010001100100101001011100010017652472376215431762qqqqqqqqqqqqqqqqqqqSQ2021-12-1266风网内任一割集的风量代数和（ ）。a为零 b为非零 c不确定2021-12-12672.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型1)风量平衡定律的矩阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:SyQQQ由前面可以推导出风网内树枝边风量和余树弦风量间的关系。将风由前面可以推导出风网内树枝边风量和余树弦风量间的关系。将风量列向量量列向量Q按余树弦在前，树枝

39、边在后的顺序排列并分块：按余树弦在前，树枝边在后的顺序排列并分块：01211SyQQBB012111211SySyQBQBQQBByQBBQ11112S11112T12BBCyTC QQ12SSyQQQyTC QQnjqCqysbSsjj, 2 , 1,12021-12-12682.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型1)风量平衡定律的矩阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:SyQQQ由前面可以推导出风网内树枝边风量和余树弦风量间的关系。将由前面可以推导出风网内树枝边风量和余树弦风量间的关系。将风量列向量风量列向量Q按余树弦在前，树枝边在后的顺序排列并分块：按余树弦在前，树

40、枝边在后的顺序排列并分块：011SysQQIS01111SySysQQSQQISyQSQ11S2021-12-12692.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型1)风量平衡定律的矩阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:例题：例题：如图所示通风网络，设余树弦风量如图所示通风网络，设余树弦风量(q2，q6，q7）已知，试）已知，试利用回路矩阵、割集矩阵求树枝风量。利用回路矩阵、割集矩阵求树枝风量。32154317621211111010010100100111001),(ccceeeeeeeCCC767276227625431110101111001qqqqqqqqqqqqqqq

41、2021-12-12702.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型1)风量平衡定律的矩阵表示及推广风量平衡定律的矩阵表示及推广:例题：例题：如图所示通风网络，设余树弦风量如图所示通风网络，设余树弦风量(q2，q6，q7）已知，试）已知，试利用回路矩阵、割集矩阵求树枝风量。利用回路矩阵、割集矩阵求树枝风量。4321543176212111000110010010100101110001001),(sssseeeeeeeSSS767276227625431110101111001qqqqqqqqqqqqqqq2021-12-12712.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学

42、模型2)风压平衡定律的矩阵表示及推广风压平衡定律的矩阵表示及推广:01njjijhC) 1( , 2 , 1mni0CHfjijnjnjljijPChC11) 1( , 2 , 1mnijjjijhqrh2通风动力与通风阻力通风动力与通风阻力NjfjfjhhpfLCPCH ),(21fnffTfpppP),(21LnLLTfhhhH2021-12-12722.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型2)风压平衡定律的矩阵表示及推广风压平衡定律的矩阵表示及推广:321632541101100111010011001ccceeeeeeC例题：例题：如图所示通风网络，如图所示通风网络，n

43、=6,m=4，独立回路数为，独立回路数为3，假定余，假定余树弦为（树弦为（1，4，5），试用回路矩阵表示其风压平衡方程），试用回路矩阵表示其风压平衡方程01011001110100110016256324321632541fffPhhhphhhhhhhphhhhhhCH2021-12-12732.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型2)风压平衡定律的矩阵表示及推广风压平衡定律的矩阵表示及推广:SYHHH将风压列向量将风压列向量H中的分支按余树弦在前、树枝在后排列中的分支按余树弦在前、树枝在后排列0,12SYCHHCICHSYHCH122021-12-12742.3通风网络分析的

44、数学模型-矿井通风网络的基本数学模型2)风压平衡定律的矩阵表示及推广风压平衡定律的矩阵表示及推广:3216325411211101100111010011001,ccceeeeeeCCCfffYPhhPhhhhhPhhhhhhH62631326325411011110112021-12-12752.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型2)风压平衡定律的矩阵表示及推广风压平衡定律的矩阵表示及推广:TCS1211割集矩阵表示割集矩阵表示STYHSH11例例321632541100110010011001111ssseeeeeeS11001111111SfffYPhhPhhhhhPh

45、hhhhhH62632326325411011110112021-12-12763)特勒根定律特勒根定律-功率平衡定律功率平衡定律2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型分支分支K的的 功率功率KKKqhZ特勒要定律一特勒要定律一011nKKKnKKqhZ图图G有有n条分支条分支同一网络，所有分支功率之和等于零。同一网络，所有分支功率之和等于零。0QHT矩阵表示矩阵表示2021-12-12773)特勒根定律特勒根定律-功率平衡定律功率平衡定律2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型0QHT矩阵表示矩阵表示证明：证明：jiijpphPBHTBPHTTQHZTnkK

46、1QBPZTnkK1)(QBPT00 TP0QHTfLPHHQPQHTfTLnKkfknKkkqPqh112021-12-12783)特勒根定律特勒根定律-功率平衡定律功率平衡定律2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型0011nKKKnKKKqhqh或特勒要定律二特勒要定律二设拓扑结构完全相同的网络设拓扑结构完全相同的网络N和和N，相应分支的，相应分支的风压为风压为hk和和hk,相应风量相应风量qk和和qk,则：则：00QHQHTT或矩阵表示矩阵表示2021-12-12793)特勒根定律特勒根定律-功率平衡定律功率平衡定律2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模

47、型00QHQHTT或矩阵表示矩阵表示证明：证明：PBHTBPHTTBQPQHTT0 QHTBB 0QBBQ0QHT2021-12-12803)特勒根定律特勒根定律-功率平衡定律功率平衡定律2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型例题：例题：验证特勒根定律一验证特勒根定律一WqhqhqhqhqhqhqhnKKK02.305566655443322111WqPff02.30556902.19324.15352021-12-12813)特勒根定律特勒根定律-功率平衡定律功率平衡定律2.3通风网络分析的数学模型-矿井通风网络的基本数学模型例题：例题：验证特勒根定律二验证特勒根定律二00

48、08.93243008.932436655443322111ffnKKKqPqhqhqhqhqhqhqh0324.1535324.15356655443322111ffnKKKqPqhqhqhqhqhqhqh2021-12-12822.4矿井通风网络平衡图（了解）（了解）将表现出流体网络节点流量将表现出流体网络节点流量平衡、回路阻力平衡这一平衡、回路阻力平衡这一基本关系的二维图称为基本关系的二维图称为流流体网络的平衡图体网络的平衡图，在平衡，在平衡图中流体网络的每一条分图中流体网络的每一条分支用一矩形块来表示，并支用一矩形块来表示，并按网络的拓扑关系排列起按网络的拓扑关系排列起来。来。矩形块的

49、矩形块的宽度宽度等于分支的流等于分支的流量，量，高度高度等于分支的阻力，等于分支的阻力，矩形矩形面积面积等于分支的功耗。等于分支的功耗。2021-12-1283节点线：节点线：平衡图中的每一条横线对应平衡图中的每一条横线对应着网络的一个节点。着网络的一个节点。节点平衡定律节点平衡定律：节点线上下两侧对应：节点线上下两侧对应分支的流量满足节点平衡定律，即分支的流量满足节点平衡定律，即节点线上侧各分支的流量之和等于节点线上侧各分支的流量之和等于节点线下侧各分支的流量之和，或节点线下侧各分支的流量之和，或者说节点线上侧各矩形块的宽度之者说节点线上侧各矩形块的宽度之和等于节点线下侧各块宽度之和。和等于

50、节点线下侧各块宽度之和。2.4矿井通风网络平衡图（了解）（了解）2021-12-1284回路线：回路线：平衡图中的竖线叫作做回路平衡图中的竖线叫作做回路线。线。回路阻力平衡定律：回路阻力平衡定律：回路线两侧对应回路线两侧对应分支的阻力满足回路阻力平衡定律，分支的阻力满足回路阻力平衡定律，体现在图上就是回路线左侧各块高体现在图上就是回路线左侧各块高度之和等于右侧各块高度之和。度之和等于右侧各块高度之和。2.4矿井通风网络平衡图（了解）（了解）2021-12-1285割集线：割集线：切割平衡图的水平线称为割切割平衡图的水平线称为割集线。集线。定律：定律：被割集线切割的各块的宽度之被割集线切割的各块

51、的宽度之和便是该网络的总流量。和便是该网络的总流量。2.4矿井通风网络平衡图（了解）（了解）2021-12-1286通路线：通路线：切割平衡图的垂线称为通路切割平衡图的垂线称为通路线。线。定律：定律：被通路线切割的矩形块对应的被通路线切割的矩形块对应的分支构成一通路，被通路线切割的分支构成一通路，被通路线切割的各矩形块高度之和便是该网络的总各矩形块高度之和便是该网络的总阻力，也是对应动力机的总压力。阻力，也是对应动力机的总压力。2.4矿井通风网络平衡图（了解）（了解）2021-12-1287流阻特性曲线（流阻特性曲线（风阻特性曲线风阻特性曲线）：）：以每一个矩形块的左下角点（以每一个矩形块的左

52、下角点（0 0，0 0）点，水平方向为流量，垂直方向为阻力，绘制分支阻力特性曲线点，水平方向为流量，垂直方向为阻力，绘制分支阻力特性曲线h=Rqh=Rq2 2。2.4矿井通风网络平衡图（了解）（了解）2021-12-1288作 业 1.通风网络图与通风平面图、通风立体图有何异同？通风网络图与通风平面图、通风立体图有何异同？ 2.通风网络图的形状为什么不是唯一的？通风网络图的形状为什么不是唯一的？ 3.试述绘制通风网络图的步骤。试述绘制通风网络图的步骤。 4.试述通风网络图简化的原则和主要内容。试述通风网络图简化的原则和主要内容。 5.为何要进行风网分类？你认为应如何分类？为何要进行风网分类？你

53、认为应如何分类？ 6.举例说明风网内风流变化的基本规律。举例说明风网内风流变化的基本规律。 7.风网内风流变化主要取决于那些因素？它与单分支风流变化的影响因风网内风流变化主要取决于那些因素？它与单分支风流变化的影响因素有何不同？素有何不同？ 8.风网结构对风流有何影响？风网结构对风流有何影响？ 9.试述某分支风阻变化对风网风流的影响。试述某分支风阻变化对风网风流的影响。 10.试述分支风阻变化、辅助通风机、自然风压导致分支风向改变的条件。试述分支风阻变化、辅助通风机、自然风压导致分支风向改变的条件。 11.如何判断巷道贯通后的风流方向？如何判断巷道贯通后的风流方向？ 12.单风机系统和多风机系

54、统内当主通风机性能变化时风网风流变化有何单风机系统和多风机系统内当主通风机性能变化时风网风流变化有何异同？异同？2021-12-1289 13.在井巷本身风阻不变的条件下，多风机系统的总风阻与各主通在井巷本身风阻不变的条件下，多风机系统的总风阻与各主通风机工作风阻为何随某主通风机性能的改变而变化？风机工作风阻为何随某主通风机性能的改变而变化？ 14.如何用关联矩阵和割集矩阵描述风量平衡定律？如何用关联矩阵和割集矩阵描述风量平衡定律？ 15.某矿风网有某矿风网有m个节点、个节点、n条分支，为求得全矿各分支的风量，最条分支，为求得全矿各分支的风量，最少需测出多少条分支的风量？少需测出多少条分支的风量