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43000字论文范文矿井通风网络调控与评价一体化探讨

论文类型:论文范文
论文字数:43000字
论点:矿井,通风,数学模型
论文概述:

本论文为通风工程硕士论文,笔者在阅读国内外大量相关文献和规范规程的基础上,针对矿井通风软件存在的问题,进行了矿井通风网络解算、调节和评价一体化系统研究。

论文正文:

1引言1.1问题提出矿井通风是矿井生产中的一个重要环节 安全可靠、经济实用的矿井通风系统对保证井下安全生产具有重要意义。 煤矿生产过程中瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井火灾、有毒气体窒息等灾害的发生与矿井通风[1] 可以说,通风条件直接影响工人的安全、健康和劳动效率,并直接关系到煤矿的安全生产、经济效益和可持续发展[2] 随着煤矿产量、开采深度和机械化程度的提高,有必要增加风量,形成多进风井、多回风井的复杂通风系统。 如果矿井通风管理跟不上,事故隐患不能及时发现,矿井通风安全事故就会不断发生。 它不仅严重危害工人的健康和生命安全,而且破坏正常的通风系统,使安全生产成为不可能。 因此,开展矿井通风网络计算、调节和评价的集成系统研究,对确保矿井安全生产具有重要的理论意义和应用价值。 1.2矿井通风系统软件的研究现状 日本学者桥本在1958年编制了一个程序,可以解决多达30个风道网络。他是世界上第一个用计算机解决风道网络的人。 美国学者哈特曼和特拉顿(1963-1964),哈特曼和YJ。王(1967)用高斯-塞德尔迭代和Fortran语言编写了风网计算程序 1970年,YJ。王和萨伯斯坦进一步改进了源程序,可以解决少于550根风管和少于10台风扇的大规模空气网络,实现自动环路分界[5] 1983年,美国学者霍尔用基础语言编写了网络解决方案源程序 在通风网络研究领域,波兰和美国学者的研究成果在当今世界处于领先水平。 目前,世界上最有影响力的是由波兰科学院W.Dziurzy\'nski教授及其研究团队开发的真正可视化的VENTGRAPH系统。它有12个子系统,如用于火灾逃生路线模拟的EDESC、用于模拟可视化的EDRYS、用于节点压力能量网络图绘制的SCHEMAT等。它已在波兰70%的矿山[7]推广应用;波兰科学院开发的矿井火灾模拟器软件可以动态图形化地表示通风系统中火灾蔓延、燃烧、温度和流体等参数的变化过程。 ......2矿井通风网络建模研究2.1图论图论的基本概念图论作为一门科学,由瑞士数学家欧拉于18世纪创立,自计算机出现以来应用更加广泛。 矿井通风网络的计算涉及图论、数学建模理论等数学理论和矿井通风的基础知识。 2.1.1基本术语①图形的定义:图形G = (V,E,φ),其中:V = { V2 VL,...,Vm}是图G的节点或顶点的有限非空集合,称为图G的节点或顶点集合,表示为V(G)或V;E = { el,e2,...,en}是图G的边或分支的集合,表示为E(G)或E;φ是一组有序或无序对在e到v之间的映射 一般来说,图表也写为G=(V,E) (2)有向图和无向图:定义中的顶点对是有序的还是无序的 如果对应于边e的偶数对(a,b)被排序,则边e被定向 有向边简称为弧,a称为弧e的起点,b称为弧e的终点,它们统称为弧e的终点。 据说,E与节点甲和乙相关联,而节点甲和乙是相邻的。 由有向边形成的图叫做有向图。 如果对应于边e的偶对(a,b)是无序的,那么e被称为无向边 无向边简单地称为边。 有无向边的图叫做无向图。 通风网络图是一种有向图 ......2.2流体网络建模数学模型是程序算法设计的灵魂 能否选择正确的方法,建立准确全面的数学模型,是软件设计成功的决定性因素。 (1)当使用数学模型来计算或模拟复杂的物体或系统时,其数学模型必须首先建立在[10,11] 所谓的数学模型由一系列数学方程(包括代数方程和微分方程)组成,用以描述系统的每个具体过程,并最终形成联立方程组 数学模型相对抽象,但能全面反映复杂系统的特性。 当一个系统的内部机制清晰时,该数学模型可以用于进一步的研究。 数学模型可以分为静态数学模型和动态数学模型[18] (2)静态数学模型静态数学模型用于描述系统在稳定状态或平衡状态下各种输入变量和输出变量之间的关系 静态数学模型主要用于设计计算和校核计算,一般要求高精度。 (3)动态数学模型动态数学模型用于描述系统不稳定状态下各变量的时变关系 当系统从一个稳定状态变为另一个稳定状态时,哪些参数会发生变化,变化的速度和过程都是需要用动态数学模型来解决的问题。 ......3矿井通风网络分析程序算法研究............................153.1矿井通风网络分析的意义.............................................153.2矿井通风网络分析方法...............................153.3通风网络计算算法..........................................163.4网络调整优化算法...........................................263.5不可调分支处理.............................……303.6本章总结了2004年矿井通风系统安全评价的研究..........................................................324和矿井通风系统安全评价指标体系的建立..............................334.1……......334.2矿井通风系统安全评价因子权重的确定和374.3具体评价指标权重的确定…….............................434.4评估结果的确定.........................................494.5评价因子评价体系应用的改进与优化................504.6矿井通风系统安全评价的模糊数学综合评价方法……604.9本章总结了的操作示例...........................................615 5.1新世纪煤矿概述南川新世纪煤矿位于南川市文峰镇以南约1公里处。行政区划属南川市文峰镇管辖。矿区与川湘公路干线相连,距离约2公里 矿山工业场地距南川市主城区9公里,距万盛市27公里。 万(生)-南(川)铁路已经建成通车。矿井可以利用现有的公路和铁路对外运输,运输更加方便。 新世纪煤矿有限公司原苏家湾二矿,现由南川新世纪煤矿有限公司收购经营 1992年12月,原南川县煤炭勘察设计办公室建成。该矿设计生产能力为150kt/a,开发了斜井。 矿井通风系统为中央并联式,通风方式为机械抽出式。 由主副斜井进风,中央回风斜井回风 根据矿井深度延伸水平的地质结构、煤层赋存和开采的技术条件以及煤柱保护的具体条件,结合采矿方法和机械化程度等因素,设计将深度延伸水平划分为8个采区。 即以白芳村河为界,北翼有4个矿区,南翼有4个矿区。 ......6主要结论本文在阅读大量国内外相关文献和规范的基础上,针对矿井通风软件存在的问题,开展了矿井通风网络计算、调节和评价一体化系统的研究 本文的主要研究成果如下:①基于流体网络建模原理,建立了通风网络的数学模型,主要包括风机性能曲线模型、节点流量平衡模型和回路风压平衡模型 (2)改进了通风网络中最小生成树和独立回路的算法,大大加快了程序生成最小树和独立回路的速度。 分别采用牛顿法、斯科特-汉斯莱法和斯科特-汉斯莱法+塞德尔技术编制矿井通风网络计算程序。 通过对三种算法的比较分析,选择了迭代精度较高的斯科特-汉斯莱法+塞德尔技术算法求解通风网络。 ......参考文献(省略)