礦井通風阻力系數(shù)反演研究.pdf

1、礦井通風網絡解算的理論和算法研究早在70年代就已經成熟，但時至今日通風網絡解算仍然沒有在礦井生產實際應用中得到廣泛的應用.通風網絡解算應用的3大瓶頸問題之一的通風阻力系數(shù)“測不準，總在變”的問題，時至今日該問題尚未解決，阻礙了通風網絡解算在實際中的應用.巷道風阻可通過經驗公式計算和通風阻力測試獲取.風阻經驗公式通常只是一些特殊情況的近似歸納，一些常量參數(shù)取值更多的依賴人為經驗，存在較大的主觀性誤差;而現(xiàn)場測試工作量非常大且費時、費力.無

2、論是經驗公式還是現(xiàn)場測試，得到的風阻數(shù)據(jù)都存在誤差，使得仿真計算的結果與實際的通風系統(tǒng)不匹配.
　　如何通過少量代表性巷道風量、節(jié)點壓力等有限的實測數(shù)據(jù)，反演礦井通風系統(tǒng)阻力系數(shù)，這是一項值得研究的課題.目前國內外關于通風阻力系數(shù)反演研究較少，基于國家自然基金資助項目(60772159)《基于仿真技術的礦井通風系統(tǒng)智能診斷系統(tǒng)研究》，開展本文研究工作.
　　從流體網絡三大基本定律出發(fā)，建立通風阻力系數(shù)反演的矩陣方程組形式.無

3、論是多測點一次觀測還是少測點多次觀測條件下，利用有限的巷道風量和節(jié)點壓力觀測數(shù)據(jù)來反演通風系統(tǒng)中的各條巷道風阻，由于方程數(shù)小于未知變量個數(shù)，反演問題始終存在多解的情況，通風阻力系數(shù)反演問題是不適定的.
　　基于最小二乘原理建立了通風阻力系數(shù)反演的數(shù)學模型，以實測壓力與與計算壓力的偏差以及實測風量與計算風量的偏差為目標函數(shù)，綜合考慮了壓力、風量以及通風阻力系數(shù)范圍約束，通過該模型的建立將通風阻力系數(shù)反演問題轉化非線性優(yōu)化問題.采用遺

4、傳算法和粒子群算法來求解基于最小二乘原理的通風阻力系數(shù)反演的優(yōu)化問題.針對通風阻力系數(shù)反演問題，對遺傳算法和粒子群算進行了改進，增強算法的全局搜索和局部搜索能力.
　　上述研究基礎上，可以依據(jù)觀測點相對靈敏度選擇合適的觀測數(shù)據(jù)進行通風阻力系數(shù)反演.結合通風系統(tǒng)靈敏度理論和聚類分析理論，提出了一種基于反映通風系統(tǒng)阻力系數(shù)變化的巷道風量測點和節(jié)點壓力測點布置方法，對通風系統(tǒng)中可以觀測的巷道、節(jié)點進行分類，尋找少量代表性強的分支風量測點