【正文】 于該風路起末兩點風流的能量之差，而這項能量差與 R5無關。 14231RRK RR??14231RRK RR?? 判別式的作用： 1) 預先判別不穩(wěn)定風流的方向。例如在分支 5尚未掘通之前，把四條非對角分支的風阻值代入判別式，如算得判據(jù) K1，便可判定 Q5向上流，如得 K1，則 Q5必須向下流，如得 K=1， Q5必等于零。 2) 制定風流不穩(wěn)定的預防措施。例如，若 4都是工作面，為保持 Q5穩(wěn)定地向上流，不允許 Q5向下流或 Q5＝0，須始終滿足 K1，而且 K值越大， Q5向上流就越穩(wěn)定。故可根據(jù)實際情況，采取加大 R1或 R4，減少 R2或 R3的技術措施，并不斷進行調整，使 K始終保持最大的合理值，以保證 Q5的方向和數(shù)量始終穩(wěn)定。 礦井通風的基本任務就是根據(jù)井下各個用風地點 (采掘工作面、充電峒室、炸藥庫、 ...等 )的需要，供給它們一定的新鮮風量 (即為按需分配的風量 )，這個風量是巳知數(shù)。新風在被送到各用風地點之前，以及各用風地點用過的回風，都要經(jīng)過許多風路，這些風路有時形成復雜的風網(wǎng)。在風速不超限的條件下，這些復雜風網(wǎng)中各條分支通過的風量任其自然分配 (即為自然分配的風量 )，是未知數(shù)，需通過計算確定。 計算復雜風網(wǎng)中自然分配風量的目的，主要是為了掌握復雜風網(wǎng)的通風總阻力和總風阻，若不先求出風網(wǎng)中各分支的自然分配風量，就無法計算復雜風網(wǎng)的通風總阻力和總風阻；其次是為了驗算各風道的風速是否符合 《 規(guī)程 》 的規(guī)定。 復雜風網(wǎng) 復雜風網(wǎng)中自然分配風量的計算方法很多 。 但無論哪種方法都必須使用前述的那些規(guī)律建立數(shù)學方程 ，然后用不同的數(shù)學手段計算 。 這里介紹的計算方法是斯考德一恒斯雷法 。 此種方法的實質是： 預先在風網(wǎng)中選擇幾個網(wǎng)孔或回路 ， 擬定其中各分支的初始風量 ，然后求解其校正值以校正擬定的初始風量 ， 經(jīng)過幾次迭代計算 ， 使風量接近真值 。 這種思路也是計算機解算風網(wǎng)中自然分配的風量的思路 。 任何風網(wǎng)都有 N條分支，須列出線性無關的 N個獨立方程，以求解 N條分支中的 N個風量。前巳說明，當風路中有 J個節(jié)點時，該風網(wǎng)中獨立的網(wǎng)孔或回路數(shù)為 M＝ N－ J＋ 1，用風壓平衡定律可列出 M個線性無關的獨立方程。又因為風網(wǎng)有 J個節(jié)點，用風量平衡定律可列出 (J— 1)個線性無關的獨立方程 (有一個是和其它方程線性相關的 )。故對于任何風網(wǎng)，可列出線性無關的獨立方程數(shù)為 N＝ M＋ (J－ 1)個。正好等于網(wǎng)路中的分支數(shù) N。 網(wǎng)路中的網(wǎng)孔或回路的確定有很多種不是隨意確定的，而是要根據(jù)最小樹的概念來選擇網(wǎng)孔或回路。先在風網(wǎng)中選擇風阻值較小的 (但不一定是最小的 )(J— 1)條分支為樹枝，構成一棵最小樹。再選擇風阻值較大的 M條分支為弦，這樣由這顆最小樹的樹枝和弦所構成的網(wǎng)孔或回路就是所選定的獨立網(wǎng)孔或回路。 現(xiàn)以并聯(lián)網(wǎng)路為例計算各分支自然分配的風量。如右圖所示。設并聯(lián)風路的總風量為 Q，風路 ACB、 ADB的，風阻分別為 R R2，先需求這兩條分支的自然分配風量 Qc、 Qd。 圖中有兩個節(jié)點，用風量平衡方程可以列出 J－ 1=2－ 1個方程： Q= Qc＋ Qd 用風壓平衡方程可以列出 N－ (J－ 1)＝ 2－ (2－ 1)＝ 1個方程： hc＝ hd 即 R1Qc2=R2Qd2 由于 Qc、 Qd是未知的，需要求出。斯考德 — 恒斯雷法首先假定風路 ACB、 ADB的風量是 Q1和 Q2則有： Q1＋ Q2＝ Qc＋ Qd＝ Q Q1與 Qc的差值就是 Qd與 Q2的差值△ Q： △ Q＝ Q1－ Qc ＝ Qd－ Q2 這一差值也是我們要求的 ACBD網(wǎng)孔中的風量校正值。將它代入風壓平衡方程： Qc ＝ Q1－△ Q ， Qd＝ Q2＋△ Q R1(Q1－△ Q)2=R2(Q2＋△ Q)2展開后略去二階微量得： 221 1 2 2 1 21 1 2 2 1 1 2 22 2 2 2R Q R Q h hQR Q R Q R Q R Q??? ? ? ? ??? 有了風量校正值，就可以對這一網(wǎng)路中各分支的風量進行校正。其校正式為： Q1’=Q1＋△ Q ， Q2’=Q2－△ Q 上式中 Q1的方向為順時針方向，△ Q取正值， Q2的方向為逆時針方向，△ Q取負值。 如果第一次校正后還未達到需要的精度，還同樣可以進行第二次，第三次校正 …… 。一般來說，經(jīng)過三次漸進計算， Q1’”與 Qc、 Q2’”與 Qd就非常接近了。網(wǎng)孔中的風壓差值不超過最小風壓的 5%。 這是在網(wǎng)路中只有一個網(wǎng)孔的情況。如果網(wǎng)路中有 M個這樣獨立的網(wǎng)孔，就需要求出 M個這樣的風量校正值，并對網(wǎng)孔中各分支的風量進行校正。 如果一個網(wǎng)孔中有 n條分支，而不是并聯(lián)網(wǎng)孔中的兩條分支，則對照前面的風量校正公式，這時的風量校正公式為： 2111122nni i iiii nni i i iiiR Q hQR Q R Q????? ? ? ? ????? 該式分子為各分支的風壓的代數(shù)和，單位為 Pa。風流順時針為正值，逆時針為負值。 若網(wǎng)孔或回路中另有 機械風壓 hf和 自然風壓 hn存在時，則： 式中取順時針方向的風流的風壓為正；網(wǎng)孔或回路中的機械風壓 hf和自然風壓 hn都是順時針方向。 同樣，有了各網(wǎng)孔或回路的風量修正值△ Qi,可用下式對該網(wǎng)孔或回路中各分支的風量進行修正： Qi’＝ Qi177?！?Qi 式中取風流順時針方向流動時的△ Qi 為正值，反之為負值。 2112ni i f nii niiiR Q h hQRQ???????? 為了加快計算中的收斂速度，須做到： 1. 在有多個網(wǎng)孔的網(wǎng)路中，選擇網(wǎng)孔時須使得網(wǎng)孔的公共分支風阻最小，而非公共分支風阻較大。要做到這一點，可先將風網(wǎng)中風阻值較小的 (J— 1)條分支為樹枝，構成一棵最小樹。再選擇風阻值較大的 M條分支為弦，這樣在由這顆最小樹的樹枝和弦所構成的 M個獨立網(wǎng)孔或回路中，風阻最小的分支處于公共分支，而風阻較大的分支處于非公共分支上。 2. 任一閉合網(wǎng)孔或風路的風量校正值求得后，應對本閉合風路的各支風量及時進行校正。 3. 在相鄰閉合風路的風量校正值計算中，凡是進行過風量校正的風路均應采用校正后的風量，而不再采用擬定風量。 現(xiàn)舉例說明手算方法和步驟。 在圖所示的風網(wǎng)中，各分支的風阻分別為： R1＝ ，R2＝ ； R3=， R4＝ ； R5＝ s2/m8。風網(wǎng)總風量Q＝ 30m3/s，無附加的機械風壓和自然風壓。求各分支的自然分配風量和該風網(wǎng)的總阻力、總風阻。 解 : 故該對角分支中的風流是自 b流向 c。對于其它風網(wǎng)，如事先無法判別其中不穩(wěn)定風流的方向，可先假定，若計算出該假定風向的風量是負值時，則假定的風向不正確，改正過來即可。 14230 . 3 8 0 . 0 8 5 0 . 3 2 3 10 . 5 0 . 2RRRR?? ? ?? 因該風網(wǎng)的分支數(shù) N＝ 5，節(jié)點數(shù) J＝ 4，則獨立網(wǎng)孔或回路數(shù) : M＝ N－ J＋ 1＝ 5－ 4＋ 1＝ 2。 因該風網(wǎng)的樹枝數(shù)為 J－ 1＝ 4－ 1＝ 3，故選風阻較小的三條分支 c— d、 b— d和 a— b為樹枝，構成圖中實線所示的最小樹c— d— b— a。又因弦數(shù) M＝ 2，故選風阻較大的兩條分支 a— c和b— c為弦。由此確定出 1個獨立回路 a— b— d— c— a和 1個獨立網(wǎng)孔 b— d— c— b來進行迭代計算。 首先把各個網(wǎng)孔看作是并聯(lián)，用并聯(lián)網(wǎng)路中自然分配風量計算公式給出各分支的風量： Q2＝ Q－ Q1＝ 30－ ＝ m3/s Q4＝ Q－ Q3＝ 30－ ＝ m3/s Q5＝ Q1－ Q3＝ － ＝ m3/s 1123011RR? ? ???3343011RR? ? ??? 對所選定的 1個回路和 1個網(wǎng)孔計算其風量校正值△ Qi，然后對網(wǎng)孔或回路中的各分支的風量進行校正。這種校正要循環(huán)進行多次，直到達到規(guī)定的精度。為了便捷，宜把有關的已知數(shù)和計算值列入表中進行計算。例如，對回路 a— b— d— c— a，第一次的△ Qi值用下式計算： 2 2 2 21 1 3 3 2 2 4 41 1 3 3 2 2 4 42 2 2 23()2( )( 8 16 .03 11 .84 13 .97 85 18 .16 )2( 8 16 .03 11 .84 13 .97 85 18 .16 ) 7 02 , /33 .98iR Q R Q R Q R R Q R Q R Q R Qms? ? ? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ??? ? ? 然后，校正計算該回路中各分支的風量。例如， 1分支第一次校正后的風量為： Q139。＝ Q1＋ △ Qi＝ － ＝ m3/s 2分支第一次校正后的風量為： Q239。＝ Q2－△ Qi＝ +＝ m3/s 回路 a— b— d— c— a校正完后，就按同樣的方法校正計算網(wǎng)孔b— d— c— b中各分支的風量。其它各項的計算結果見后表。表中帶括號的風量值是上一次校正過的風量值，這樣可以加快收