复杂通风网络矿井降阻研究——以焦家寨煤矿为例

针对复杂通风网络矿井阻力较大、阻力分布不合理、风机工况位于非稳定工作区间等问题,采用增加并联回风联巷的方式,在风网解算的基础上对解算结果进行分析可知,在不改变矿井通风方式的条件下,增加合理的回风联巷,不仅成本低,而且降阻效果明显,还便于矿井的通风管理。以焦家寨煤矿复杂通风网络的降阻优化为例,通过增加合理的回风联巷,大大改善了矿井的通风状况,这为复杂通风网络矿井降阻提供了参考和借鉴。     

经济风压和主扇风机优选

针对传统的通风设计状况，提出了矿井经济风压的概念及其确定方法。同时对矿井井拓开采设计中所确定的通风网络进行分析，对不合理的网络进行调整，使通风网络具有较大的可调性，使其在矿井通风的各个时期均与主扇性能很好地匹配。为优选矿井主扇风机建立了矿用主扇风机数据库，并编制了风机优选程序和网络解算程序。     

矿井火灾时期风流流动及通风系统变化的动态模拟

在前人的研究基础上，建立了矿井火灾时期风流流动的数学模型；提出了通风系统动态性的概念；用Ｃ语言编制了反映矿井火灾时期风流、烟流流动及通风系统结构变化的动态模拟程序。最后，给出了计算机运行实例。     

自燃采空区风流场、温度场及热力风压场的计算机模拟

应用质量守恒、能量守恒、多孔介质流体动力学、对流传热传质、采场通风与防火等理论,并在建立采空区非稳态风流场、温度场及热力风压场数学模型的基础上,通过热力风压场的求解,将风流场和温度场有机地联系起来．利用有限单元法进行数值分析,编制计算机程序解算采空区自燃时的漏风流动状况及温度场和热力风压场的分布．     

大冶铁矿尖林山车问井下通风系统改造

为了解决大冶铁矿尖林山车问井下通风系统中存在的主扇能力不足、矿井总风量不足、采区通风困难、系统外部漏风等问题,通过现场调研,提出了对通风系统风网结构和主扇设置等进行技术改造的方案．首先采用斯科特·辛斯利（Scott-Hinsley）回路解算方法进行分网分析,开发了矿井通风系统软件（MvnetVersionl．4）,并根据井下各中段作业面需风量,应用该软件进行了通风网络解算．然后通过软件解算和风机特性曲线拟合,获得了一组风机效率75％以上,满足各中段作业需求的井下通风系统的解算结果,并确定了额定功率、叶片角度、风量和风压等风机运行基本参数．最后根据解算结果,提出对矿井通风系统关键部位采用增阻和辅扇等技术进行风量风压调节,以满足井下各中段作业需风量要求．通过技术改造,提高了矿井安全性,节约了通风费用,产生了较大的经济和社会效益．     

矿井通风网络图

矿井通风网络图是矿井通风管理的重要图件之一,也是进行矿井通风系统模拟、网络解算、通风系统优化的基础资料.矿井通风网络图属于图论的范畴,是对矿井通风系统的抽象本文结合网络图论的有关知识,对矿井通风网络图进行了图形和画法分析,并进一步指出了矿井通风网络图与矿井通风系统图的区别,这对于绘制矿井通风网络图、指导矿井通风管理、确保安全生产具有实际意义.     

矿井通风网络图

矿井通风网络图是矿井通风管理的重要图件之一 ,也是进行矿井通风系统模拟、网络解算、通风系统优化的基础资料 .矿井通风网络图属于图论的范畴 ,是对矿井通风系统的抽象 .本文结合网络图论的有关知识 ,对矿井通风网络图进行了图形和画法分析 ,并进一步指出了矿井通风网络图与矿井通风系统图的区别 ,这对于绘制矿井通风网络图、指导矿井通风管理、确保安全生产具有实际意义     

多风井矿井通风系统优化改造技术研究

针对淮南新庄孜煤矿多风井矿井通风系统现状及存在问题,通过矿井通风系统阻力分布和风量分配的研究,结合矿井主通风机性能曲线,编制了矿井通风基础网络图,分析了影响大二号风井系统主通风机不稳定运行的原因,结合新庄孜煤矿2009～2020年的生产规划,提出了多风井通风系统改造调整方案,并进行了复杂矿井通风网络计算机模拟解算,在满足矿井安全生产要求的基础上,进行优化改造方案的分析比较,确定了关闭大二号风井风机、原大二号系统回风并入新淮工广系统的通风系统优化改造方案.多风井矿井通风系统优化改造实践证明,优化了矿井通风网络;消除了大二号主通风机运行不稳定隐患,充分发挥了新淮风井主通风机的潜在通风能力,矿井通风系统可靠性显著提高,实现矿井主通风机安全经济运行;取得了显著的经济效益和社会效益.     

矿井通风网络阻力测量相关条件平差

本文基于矿井通风网络风流流动的基本定律，论证了目前矿井通风网络阻力测量间接平差模型［１］求解中存在的问题；运用最小二乘法平差原理［２］，建立了矿井通风网络阻力测量的相关条件平差新模型，并提出了求解该模型的计算方法和程序。最后，用一实例加以说明。     

基于Ventsim软件的金属矿山矿井通风系统优化

针对某金属矿山矿井通风系统存在的通风网络不合理、矿井总供风量不足、通风构筑设施不完善等问题,提出三种优化改造方案.并借助Ventsim系统建立三维通风模型,解算矿井通风系统的数据.对三个方案的经济和技术进行综合比较,选择最佳方案,减少人力和物力的消耗.     

注入钢液温度降低时中间包非稳态过程数值模拟

利用所建立的中间包非稳态传输过程数学模型对包浇注一个包次周期中中间包工作过程进行了数值模拟.在中间包非稳态过程模拟中首先采用稳态速度场和温度场作为计算的起始速度场和湿度场,以此为基础,完成一个包次浇注过程的计算后,用其所得物理场作为初始速度场和湿度场,进行中间包注入钢液温度降低所产生的非稳态过程模拟计算.模拟结果表明,这样处理更加逼近中间包的真实状态.通过对数值模拟结果的分析,发现在钢包一个包次浇注过程中,中间包中出现两次"流动逆转"和"温度逆转",且第一次逆转有利于中间包冶金功能的发挥,第二次逆转的作用相反,应设法避免和推迟中间包内第二次逆转现象的出现.     

基于样条泛函的光流计算

给出了以样条泛函作为光滑约束的数学模型,并且给出了光流计算最小化问题解的必要条件。该模型包含了二阶和四阶偏微分方程以约束这两个特例。该模型从方法学角度为光流计算的形式化表示和数值计算提供了依据。采用该数学模型的意义还在于它能将光流计算的方程组简化为线性代数方程组。这种转换便于光流方程的离散化表示,同时也从代数方程的角度验证了光滑约束的使用能确保解的存在性和唯一性。     

长渠道梯级供水泵站变频转速最优匹配

针对长渠道串接的梯级变频转速泵站,在采用明渠恒定流计算来确定站间水力约束的基础上,以满足供水任务下整个梯级系统的总能耗最小为准则,建立了确定各级站的最优扬程分配的动态规划模型.在动态规划的各状态点,采用非线性规划模型以求在给定泵站净扬程和流量条件下的站内各机组最优转速.针对数学模型,开发了数值求解程序.对实际工程变频调速梯级供水泵的计算表明,所建立的模型科学合理,计算方法快速有效,实现了站间变频转速最优匹配.     

非稳态情况下潜流湿地数学模型的求解及分析

对潜流湿地污水处理数学模型传递问题,在非稳态情况下利用拉普拉斯变换对污染物浓度进行了求解,并分析了模型中各参数对污染物浓度的影响,为潜流人工湿地污水处理系统除污效果的研究提供了可靠的理论依据.     

分形油藏低速非达西渗流问题的组合数学模型

将非线性分形几何理论应用于渗透力学,建立分形油藏低速非达西渗流问题的组合模型。该模型由两个同心圆（圆中心为一口定产量的生产井）的分形油藏组成,内域为低速非达西渗流的分形油藏,外域为西达渗流的分形油藏。在内边界定流量和考虑井筒储存、表皮效应影响情况下,建立队发形油藏低速非达西渗流问题的有效井径组合数学模型,应用拉普拉斯变换方法求出了在两区域内压力分布换解析解,应用Stehfest数值反演方法求得井底的无因次压力,并分析了井底压力动态特征和参数影响。     

汽轮机环室内流动计算及气动激扰力的确定

综述了引起转子自激振荡的气动激扰力之一的轮周力研究的现状；建立了考虑壁面摩擦力的流动微分方程组；根据汽轮机环室内的流动特点给出了求解的边界条件，求得了模化汽轮机的均匀流及轴进动情况下扰动流的速度场及扰动速度幅值的数值解；在理想气体假设下给出了扰动流运动微分方程组的解析解；最终获得了确定隔板轮周力无因次刚工的数学表达式。     

空间太阳电池自动封装机器人的涂胶过程

为了提高空间太阳电池的封装质量,对自动封装机器人的注射器涂胶过程进行了建模与分析.基于非牛顿流体理论,建立了盖片胶的圆管流动模型,并使用有限元软件Ad ina进行了数值计算.根据理论模型求解出了针头段的速度场,同时得到了模型的数值解,二者进行了对比验证.从而获得了圆管流动出口流量的精确解,用于下一过程———平面扩散中盖片胶初始形状的计算.涂胶过程中的参数,包括:盖片胶粘度、注射器入口压强、针头直径,影响着涂胶量,进而影响着最终的封装质量.     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程.采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理.     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程．采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理．     

基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附-运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂,因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程,为了能更好地解决此类问题,采用多重物理量数值模拟软件COMSOL Multiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究。结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况,而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。