1 范圍

      本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序的適用范圍、術(shù)語(yǔ)和定義、基本功能、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型、解算原則、解算精度與誤差分析。

      本標(biāo)準(zhǔn)適用于穩(wěn)定狀態(tài)下礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序的編寫(xiě)。

      本標(biāo)準(zhǔn)不適用于非穩(wěn)定狀態(tài)下礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序的編寫(xiě)。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

      GB/T 15663.8 煤礦科技術(shù)語(yǔ) 煤礦安全

      AQ 1028 煤礦井工開(kāi)采通風(fēng)技術(shù)條件

      MT 421 煤礦用主要通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)性能參數(shù)測(cè)定方法

      MT/T 635 礦井巷道通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)測(cè)定方法

      MT/T 440 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定方法

3 術(shù)語(yǔ)及定義

      除GB/T 15663.8的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)外，補(bǔ)充以下術(shù)語(yǔ)和定義。

3.1 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) mine ventilation network

      表示礦井風(fēng)路、風(fēng)流方向、通風(fēng)設(shè)施、通風(fēng)動(dòng)力裝置之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)。

3.2 風(fēng)路 airflow branch

      有風(fēng)流流經(jīng)的井筒、巷道、以及回采工作面等通風(fēng)線路。

3.3 節(jié)點(diǎn) node 

      兩條或兩條以上風(fēng)路的交匯點(diǎn)。在同一條巷道中，將巷道斷面形狀、斷面積、支護(hù)方式、坡度的變化點(diǎn)也可稱之為節(jié)點(diǎn)。

3.4 回路 circuit

      通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中若干條風(fēng)路首尾相接構(gòu)成的閉合路徑。

3.5 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算 ventilation network flow distribution 

      已知通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路的風(fēng)阻及通風(fēng)機(jī)特性曲線（或礦井總風(fēng)量），計(jì)算各風(fēng)路風(fēng)量的過(guò)程。

3.6 固定風(fēng)量風(fēng)路 fixed air flux branch

      通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算時(shí)有風(fēng)量期望值并且不參與迭代計(jì)算的風(fēng)路。

3.7 自然分風(fēng) natural airflow distribution

      不含有固定風(fēng)量風(fēng)路的網(wǎng)絡(luò)解算，解算結(jié)果滿足節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡和回路阻力平衡定律。

3.8 按需分風(fēng) fixed airflow distribution

      含有固定風(fēng)量風(fēng)路的網(wǎng)絡(luò)解算，解算結(jié)果滿足節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡定律，而不一定滿足回路阻力平衡定律。

3.9 按需調(diào)節(jié) adjustment for fixed airflow distribution

      為使按需分風(fēng)結(jié)果能夠滿足通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡、回路阻力平衡而采取的增加、降低通風(fēng)阻力或者改變通風(fēng)動(dòng)力的措施。

3.10 網(wǎng)絡(luò)半割集 half cut set of ventilation network

      通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集是一個(gè)將通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分成進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)兩部分，并使通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)失去連通性的最小風(fēng)路的集合。

3.11 固定通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集下的按需分風(fēng) fixed half cut set’s airflow distribution

      固定風(fēng)量風(fēng)路為一個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集的按需分風(fēng)稱之為固定通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)半割集下的按需分風(fēng)。

3.12 無(wú)理固定風(fēng)量的風(fēng)路 irrational fixed air flux branch

      由于固定風(fēng)量風(fēng)路的位置或者固定風(fēng)量值不合理導(dǎo)致通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果不收斂的固定風(fēng)量風(fēng)路。

3.13 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系 topology relationship of ventilation network

      通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中滿足拓?fù)鋷缀螌W(xué)原理的風(fēng)路、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)筑物、通風(fēng)動(dòng)力裝置等各空間數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系，即風(fēng)路與節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系以及構(gòu)筑物、通風(fēng)動(dòng)力裝置等通風(fēng)設(shè)施與風(fēng)路的綁定關(guān)系。

4 基本功能

      通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算程序至少應(yīng)具有如下功能：

      ——自然分風(fēng)；

      ——按需分風(fēng)；

      ——固定半割集下的按需分風(fēng)；

      ——解算能力不受通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)路數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)的限制；

      ——能夠自動(dòng)檢測(cè)無(wú)理固定風(fēng)量風(fēng)路；

      ——模擬礦井自然風(fēng)壓；

      ——程序操作應(yīng)具有良好的人機(jī)交互功能。

5 數(shù)學(xué)模型

5.1 質(zhì)量守恒定律

5.1.1 狹義的質(zhì)量守恒定律（亦稱節(jié)點(diǎn)質(zhì)量守恒定律）

      在單位時(shí)間內(nèi)，任一節(jié)點(diǎn)流入和流出的風(fēng)流質(zhì)量的代數(shù)和為零。習(xí)慣上取流入為正、流出為負(fù)，則節(jié)點(diǎn)質(zhì)量守恒定律可以寫(xiě)成式(1)：

      式中：

      ρ_ij、ρ_ki----分別為風(fēng)路(v_i,v_j)和風(fēng)路(v_k,v_i)的風(fēng)流密度，。

      q_ij、q_ki----分別為風(fēng)路和的風(fēng)量，；

      (v_i,v_j)----始節(jié)點(diǎn)為v_i，末節(jié)點(diǎn)為v_j的風(fēng)路；

      (v_k,v_i)----始節(jié)點(diǎn)為vk，末節(jié)點(diǎn)為vi的風(fēng)路；

      E⁺(v_i)----節(jié)點(diǎn)的流入風(fēng)路集合；

      E^-(v_i)----節(jié)點(diǎn)的流出風(fēng)路集合；

      V----是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合。

      當(dāng)密度變化可以忽略不計(jì)時(shí)，式(1)可寫(xiě)為(2)：

      即節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡定律。該定律表明：對(duì)通風(fēng)網(wǎng)路中的任一節(jié)點(diǎn)，流進(jìn)的風(fēng)量等于流出的風(fēng)量。

通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中共有個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以列出個(gè)節(jié)點(diǎn)風(fēng)量平衡方程，個(gè)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程的矩陣表示如式(3)：

      式中：

      b=(b_ij)為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的完全關(guān)聯(lián)矩陣；

      Q=(q₁,q₂,…,q_n)，為分支的流量矩陣，其排列次序與關(guān)聯(lián)矩陣一致，Q_T是Q的轉(zhuǎn)置

5.1.2 廣義質(zhì)量守恒定律

      單位時(shí)間內(nèi)，任一有向割集對(duì)應(yīng)的風(fēng)路流量的代數(shù)和等于0。割集風(fēng)量平衡方程的矩陣表示如式（4）：

      式中：

      S=(S_ij)為有向割集矩陣及其元素值；s為割集數(shù)。

5.2 能量守恒定律

      在任一閉合回路上所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換的代數(shù)和為零。如式(5)

      式中：

      h_i----風(fēng)路i的阻力；

      h^f_c----回路上的機(jī)械通風(fēng)動(dòng)力；

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