矿井通风网络的解算

矿井通风网络的解算

摘要：矿井通风是矿山生产的重要环节之一。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的意义。随着计算机技术的飞速发展，现有的通风软件存在功能比较单一，针对这种情况，本文以Visual C++6.0为开发工具、SQL Server2000为后台数据库，进行了矿井通风网络解算的研究。

关键词：通风系统，网络解算

1.引言

矿井通风是矿山生产的一个重要环节。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。煤矿生产过程的瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井火灾、有毒气体窒息等灾害的发生都与矿井通风有直接关系[1]。可以说通风状况的好坏直接影响工人的安全、健康和劳动效率，直接关系到煤矿的安全生产、经济效益和可持续发展。

随着煤矿产量增加，开采深度加大和机械化程度提高，需要加大风量，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，矿井通风安全事故将会不断发生。不但严重危害职工的健康和生命安全，而且破坏正常的通风系统，使安全生产无法正常进行。因此，开展矿井通风网络解算、调节与评价的一体化系统研究，对保障矿井安全生产具有十分重要的理论意义和应用价值。

2.矿井通风网络的建模研究

2.1流体网络建模

数学模型是程序算法设计的灵魂。能否选取恰当的方法，并建立起准确而全面的数学模型，是软件设计成功与否的决定性因素。

①数学模型

对复杂的对象或系统进行计算或仿真时，首先要建立它的数学模型。所谓数学模型就是由一系列数学方程(包括代数方程、微分方程)描述系统的每一个具体过程，最终组成一个联立方程组。数学模型比较抽象，但它可以比较全面地反映一个复杂系统的性质。当对一个系统的内部机理比较清楚时，就可以利用数学模型对其进行进一步的研究。数学模型又可分为静态数学模型和动态数学模型。②静态数学模型

静态数学模型用来描述系统在稳定状态或平衡状态下各种输入变量与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，一般要求具有较高的精度。

③动态数学模型

动态数学模型用来描述系统在不稳定状态下各种变量随时间的变化关系。当系统从一个稳定状态变化到另一个稳定状态时，哪些参数会发生变化，其变化的速度及变化过程如何，这些都属于动态数学模型要解决的问题。

矿井通风网络建模一般都采用动态数学模型。为了程序设计的简单、方便，在建模时往往进行许多的简化以使动态数学模型及其计算不至于过分复杂。这样，由动态数学模型所得的计算结果的误差往往大于静态数学模型的误差。

由于矿井的通风系统都是由具有复杂的网络拓扑结构的巷道组成，这就给人们的建模带来了许多困难。

传统的建模方法大部分都是针对具体的系统结构编制计算程序，系统的藕合关系处于模型程序的各个地方。所建模型虽然精度比较高，能与现场实际过程很

好吻合，但模块边界不明显，不便于模块化建模。而且编程时人为出错率高，程序调试繁琐。更重要的是，由于模型程序缺乏通用性，可移植性差，影响了矿井的生产周期。为了解决上述问题，寻求一个模块化的建模方法是很有必要的。

新兴的流体网络建模技术可以很好的解决这些不足和缺陷。通风网络建模以流体网络建模理论为依据，以流体网络的观点来看待由气体组成的网络系统。

流体网络建模方法主要涉及两个学科的内容，一是流体力学，二是流体网络理论。由于通风网络与流体网络有着类似的结构和方程形式，因而可以在某种条件下，在通风网络与流体网络之间建立一定的等价关系。借助于流体网络的分析方法来求解通风网络的特性，可以大大降低建模难度，提高软件开发效率。因此，流体网络建模方法的发展和进步对矿井通风网络建模和解算有着重要的意义。2.3矿井通风网络建模

矿井通风网络建模是在流体网络建模的基础上，根据通风网络自身的特点进行了一些改进，使建立的矿井通风网络模型符合矿井实际情况。

2.3.1风机特性曲线模型

一般风机出厂性能曲线是根据风机模型的特性绘制的，而模型与实际风机之间存在一定的几何和加工质量上的差异。此外，模型曲线仅反映基本特性，而实际的风机装到矿井后应用的是主要通风机装置特性曲线[20]。考虑到风机联合工作时的相互影响以及风机工作的不稳定问题，对风机性能曲线采用二段曲线拟合法。其中，对正常工作段用拉格朗日插值法拟合。分支上设置风机的性能可用方程表示为：

为了拟合风机性能曲线的工作段，只要输入风机性能曲线上三个点的参数即可求出拟合系数，因而只要知道风机的风量就可用(2.1)式求出风机产生的风压值，其精度完全能满足要求。

若有多台相同型号的风机并联，则可将并联后的风机看作一台等效的“大风机”，由于并联后输出的风压和风量与其中单台风机的工作风压和风量之间存在下列关系。

2.3.2节点流量平衡模型

根据质量守衡定律，网络中流入与流出任意节点的所有流量的代数和等于零，这就是节点流量平衡定律。设网络图的节点数目为J，分支数目为N，按图论风网的独立回路数M =N-J+1。则节点流量平衡方程如下所示：

J个节点可列出J-1个互相独立的方程，利用图论理论，可以将这J-1个方程以矩阵的形式表示为：

由关联矩阵的定义可知，A的每一行对应网络图的一个节点，每一列对应一个分支。矩阵中任意一列的非零元素只有两个，它们所在的行对应着该分支的起始和终止节点。

2.3.3回路风压平衡模型

回路压力平衡是通风网络中气体流动所必须遵守的能量守恒定律。在通风网络的任意回路中，气流沿回路方向流动的动力与阻力的代数和为零。即

由于一个风网有M个独立回路，故可建立M个回路方程，与节点方程一起共有(N-J +1)+((J-1)=N个独立方程，可解出N个分支的风量且有定解。

对于复杂的有M个回路的风网，上述方程将是一个大型非线性方程组，一般用线性化的方法按泰勒公式展开略去高阶项，则其第K次线性近似计算式为：

如果直接求解上述矩阵，则称为牛顿—拉夫逊法。其中的系数矩阵即为雅可比矩阵，该矩阵元素均在Q =Q(K)处取值。显然，用牛顿法求解比较繁琐。为简化计算，Cross法对（2.7）式给定如下限制：

这种简化相当于（2.7）式中的系数矩阵在其主元素大于同行副元素之和的情况下删去所有副元素，而变为：

3.矿井通风网络分析程序算法研究

3.1矿井通风网络分析的意义

一个好的矿井通风系统，在很大程度上取决于通风系统的设计、管理和生产布局等方面的合理性。不少矿井事故案例表明，矿井瓦斯与煤尘爆炸、自然发火

等事故的酿成与扩大，与矿井通风系统的不合理直接有关。因此，在矿井通风设计与生产期间，应对矿井通风系统进行合理性分析。

矿井通风系统合理性分析，就是对矿井通风系统的结构、功能、安全技术经济指标或存在的问题进行理论分析和实验研究，以发现问题、找出症结、作出评价，为寻求理想方案和改进措施提供依据。通风网络分析就是用通风网络表达通风系统，根据通风网络的基本规律和计算方法对网络进行分析，从而实现通风系统合理性分析。

矿井通风网络分析包括风网解算和调节两个方面。风网解算的任务是在已知风网结构、分支风阻、风机特性、自然风压等条件下，求解风网内风流的分布。调节的任务是由既定的风网结构和部分元件参数求解满足风量要求时的调节参数。

3.2矿井通风网络分析的方法

矿井通风网络分析的方法有很多种，但基本上可分为四大类:解析法、图解法模拟解法、数值解法(也称近似解法)。

解析法是根据通风网络的基本定理建立数学方程组，求解这些方程组，得到准确解。由于数学手段本身还不能求出大型非线形方程组的准确解，因此使用解析法在目前还不可能，但作为理论探求还是有意义的。

图解法是根据图论中的基本理论和算法对通风网络进行分析和研究，得出有意义的结论。在计算机广泛应用的今天，图解法是研究、分析通风网络问题的一个不可缺少的补充。

模拟法是依据矿井通风网络与线形电路有其相似的特性而提出的，对此进行研究的学者不多。

数值解法同解析法一样也要建立方程组，但它不要求得到准确解，而是根据一定的数值算法求出满足精度要求的近似解。随着计算机在通风网络中的应用，国内外学者提出了一些各具特色的数值解法。目前广泛使用的斯考特—恒斯雷法牛顿—拉夫森法、平松法(京大二式)、节点风压法、割集分析法等都属于数值解法。

本文综合上述方法的优缺点，主要采用了数值解法进行矿井通风网络分析。

3.3通风网络解算算法

算法是程序的“灵魂”，它决定程序的质量和效率。本章在网络分析程序中采用的算法是在保证结果正确的前提下，利用了一些编程技巧，提高了算法的执行效率。网络解算的主要算法步骤按其执行顺序分为选最小生成树算法、生成独立回路算法、网络解算算法等。网络解算程序中主要算法的顺序框图如图3.1所示。

3.3.1选最小生成树算法

选择一棵合适的生成树是通风网络分析首先要解决的问题。生成树的选择有很多种，常见的有破圈法、加边法(闭圈法)、缩边法、Kruskal和树迭代法等。由于矿井通风网络分析和研究的不断深入，对风网的解算速度以及这些算法的有效性提出了更高的要求。

为了加快解算速度，本论文生成最小树采用的主要算法是加边法。保证了加入的边总是权最小的边并且不构成回路，即选出一棵最小生成树。

①生成最小树算法原理

首先将网络图G中的所有分支全部去掉，保留节点，加入的边总是权最小的边，任取一条分支e1加到原位置上，在找一条不与e1构成回路的分支e2加到原位置上，接着在取一条不与{e1，e2}构成回路的分支e3加进去。这样继续下去，直至加到m-1条分支为止，这样所得到的连通子图就是图G的一棵最小生成树。

②生成最小树算法步骤

1）去掉通风网络图中所有分支，保留节点；

2）计算独立回路数，即b=n-m+l；

3）将分支按风阻从小到大升序排列；

4）加边，按风阻从小到大的顺序将边依次加入。每加入一条边都要判断是否构成回路，若新加入的边与已有边构成回路，则这条边就是余树弦，将它取走，计入余树弦集合；若新加入的边与已加入的边未构成回路，说明是树枝，计入树枝集合。

5）重复4），将所有的边都加过后，取出n-m+l条余树弦，剩余的(m-1)条边，即可构成生成树。

选生成树算法的程序框图如图3.2。

3.3.2生成独立回路算法

通风网络的最小树选出以后，为了解析该网络，还必须由最小树形成独立回路。常用的圈划独立回路的方法有试探回朔法和倒向追踪法。本程序选择独立回路的算法为试探回朔法，即在图的一棵生成树中，每加入一条余树弦，可得到一个独立回路，加人n-m+l条余树弦，即可得到n-m+l个独立回路。

①独立回路算法原理

将通风网络去边留点；取一独立分支，依次与树枝相连，若能成回路，则做记号，再继续下去；若在与树枝成回路过程中，连上某树枝后，既不能成网孔，也不能再有树枝相连，则回朔一条树枝，试探着与其它树枝相连，直到形成回路为止。

②选独立回路的主要步骤

1）取一条余树边作为链，由其终点出发，在树枝中寻找回路的其它分支，当某树枝与该终点相连时，将链终点前移，并记忆该分支；

2）判断是否构成回路。当某树枝一端点连接链的终点，另一端点与链的始点重合时，说明已构成回路，转人4）；

3）寻找回路组成的过程中，当发现找不到树枝与链的终点相连时，应按照原路逐点回朔，在后退过程中寻找新通路，且将走不通的分支加以记忆。

4）当已形成一个回路时，记录回路的组成，且将已连通和不连通的记忆标志解除；回路组成中，以余树弦方向为正，与其同向分支为正，逆分支方向为负；

5）重复上述过程，直到形成n-m+l个回路。

选独立回路算法的程序框图如图3.3。

用试探回朔法生成独立回路的优点就在于，对于重复出现的子问题，只在第一次遇到时加以求解，并把答案保存起来，让以后再遇到时直接引用，不必重新求解。

3.3.3网络解算算法

矿井通风网络解算是整个矿井通风网络分析过程中最重要的一部分。网络解算是指在已知风网结构、分支风阻、风机特性和自然风压条件下，求解风网内风流的分布。目前，国内外在解算矿井通风网络时，尤其是应用计算机进行网络解算时，采用最多的方法是回路风量法。其中最著名、应用最广泛的是斯考特一恒斯雷法(D.Scott-F，Hinsley)，其次是牛顿—拉夫森法(Newton-Raphson)和平松法。

斯考特一恒斯雷法，是英国学者斯考特(D.Scott)和恒斯雷对美国学者哈蒂.克劳斯(Hardy Cross)提出的用于水管网的逐次计算法，通过改进并用于风网解算的。

为了加快其迭代速度，本论文对斯考特一恒斯雷法进行了改进，在斯考特一恒斯雷法中加入了塞德尔技巧，虽然这样增加了算法的复杂程度但却大大减少了迭代时间和迭代次数提高了迭代精度。

①三种算法对比

1）基本思路

牛顿法是一种将非线性方程组转化成线性方程组，再逐次迭代求解的算法。与斯考特一恒斯雷法相比，牛顿法在线性化过程中未作第一次省略，故数学推理上较严密。

斯考特一恒斯雷法的基本思路是利用方程中一组根的近似值用泰勒级数将方程展开，通过简化求得风量校正值计算式，再通过逐次迭代计算，求得风量的近似真实值。

斯考特一恒斯雷法+塞德尔技巧，是在斯考特一恒斯雷法中加入了塞德尔技巧。加入塞德尔技巧目的在于计算出每个回路的Δq后，立即对该回路所有分支的风量进行修正。某分支若属于几个回路，每次迭代过程中就会得到几次修正。这样，在一定程度上考虑了各回路间的相互影响。该法与斯考特一恒斯需法相比，加快了其迭代速度，提高了迭代精度。

2）对比结果分析

通过对牛顿法、斯考特-恒斯雷法及斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧分别编制某矿的解算实例，分析得出了同一网孔的不同树使用相同方法及同一网孔的同一树使用不同方法时，在迭代次数、迭代时间和迭代精度等方面存在的差异。不同算法在选用不同树解算风网时的迭代次数差异如表3.1。

当选用同一网孔的同一树而使用不同方法解算时分析得出：无论用最短树，最长树还是任意树，斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧的迭代次数均最少，牛顿法次之，斯考特-恒斯雷法最多；从迭代时间上看，在选用最短树解算时，斯考特-

恒斯雷法+塞德尔技巧所花时间最小，斯考特-恒斯雷法次之，牛顿法的迭代时间最长。

当选用同一网孔的不同树而使用相同方法解算时分析得出：选择不同树均采用斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧解算时，迭代时间和迭代次数差异甚微，且迭代时间也是三种算法中最短的。其次是牛顿法，该方法比其他两种方法复杂得多，在迭代次数相同的情况下，所用的迭代时间比其他两种方法长得多。

斯考特-恒斯雷法是三种算法中最简单的一种。在选择不同树使用该方法解算时，它无论是在迭代时间还是迭代次数上均是最长和最多的，为了加快其迭代速度，作者在斯考特-恒斯雷法中加入了塞德尔技巧，尽管增加了算法的复杂程度，但却大大减少了迭代时间和迭代次数，提高了迭代精度。

通过上述对比分析得出，无论是在通风网络理论的严密性上，还是在计算效果上，斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧均为上述三种算法中较优的一种。因此，作者在网络解算模块中选用了斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧进行解算程序设计。

②斯考特一恒斯雷法+塞德尔算法的原理

由2.3.3节中的(2.8)式可得出各回路的风量增值量为

如果考虑到2.3.3节中的（2.6）式，则

式中F i和F′分别为风机特性曲线方程表示的风压及风机特性曲线的斜率。

③算法步骤

具体计算过程可分以下几个步骤：

1）输入网络结构及数据；

2）选最小生成树；

3）确定独立回路数，选择独立回路；

4）自然风压处理，利用独立回路矩阵乘以每个边的自然风压，确定每个回路的自然风压；

5）固定风量处理，把按需供风的分支作为固定风量分支处理，如果某个分支规定了固定风量，则该固定风量所在分支不参与迭代计算；

6）拟定初始风量。手算时，为了加快收敛速度，应尽量接近真值。而计算机算时，由于计算机运算速度快，故初始值可以任意设定，但基本上应符合风量平衡定律。通常先给余树边赋一组初值（有风机时，风机的初始化风量为最佳风量点，其余边为20）；再计算各树枝初始风量。

7）计算独立回路风量修正值Δqi。计算机解算时，只要程序及输入数据正确，机器自动运算，结果一定正确。当Δqi计算出来后，应马上对该回路中各分支的风量进行校正，即：

式中的正负号的确定原则是：如分支流向与独立回路流向相同，则取“+”号，反之取“—”号。经校正后的分支，在其它回路出现时，应取校正后的风量值；

k≤ε作为计8）检查精度是否满足要求。电算中通常取某次迭代中最大的Δq

i

算终止的条件。若满足精度要求，计算终止。否则，转5）步继续迭代。精度根据需要人为给定，一般均取0.01-0.00001m 3s；

9）计算各分支阻力及网络总阻力。

网络解算程序设计框图如图3.4。

3.4网络调节优化算法

矿井中若干生产地点，如回采工作面、掘进工作面及铜室等，所需风量与自然分配风量往往是不同的，一般都是按需供风，因此为了保证生产地点所需风量，必须对风网中风流进行有效的控制和调节。矿井通风网络的风量调节方案通常不是唯一的，多种方案往往都能使同一个通风网络获得相同的按需分风效果，即均能保证网络的总风量和各分支的需风量。但这些方案在经济和技术管理等方面，却存在着很大的差异，甚至有些方案是行不通的。因此，在保证风网按需供风的条件下，必须进对网络调节进行优化选择。

矿井通风网络由若干个独立回路组成，如果各回路在满足需风要求的条件下实现了风压平衡，则矿井风网就实现了风量的按需分配。

应用计算机对通风网络的风量调节问题进行解算，按基本原理可分为两大类，即回路法和通路法。目前应用较普遍的是回路矩阵调节法，本论文的程序设计也将采用该方法法来实现局部风量调节和优化。

因风网中各分支的风阻及风量均为已知，因而可求出各分支的阻力，故有分支阻力行向量：

同理，风网中各分支的通风能量行向量为：

为了在实现按需供风的同时，实现各回路中的风压平衡，就必须在独立回路内安置调节设施，以产生一个局部阻力ΔHy，则有：

该优化调节算法充分考虑人为因素，采用人机对话方式实现多种调节方案的生成和选择，确保方案的可靠性和可行性。

③矿井通风系统主通风机工况优化调节

煤矿主通风机是保证矿井安全生产的重要设备，且终日连续运行，能耗大，因此在主通风机的整个服务期内，其工况点均应在合理的范围内。

所谓合理的范围是指：从经济方面考虑，风机的运转效率不低于60%；从安全角度出发，要求风机的工况点不能处于不稳定区域，即轴流式风机的工况点不能处于风压特性驼峰点的左侧，而必须在驼峰点右侧的单调下降区。

主通风机的工况调节的具体的计算过程如下:

④降低矿井通风阻力的其他技术措施

在风量调节过程中，充分考虑人为因素，采用人机对话方式逐步实现调节方案的生成和选择，确保方案的可靠性和可行性，本文提供了降低矿井通风阻力的其他技术措施。

1）并联通风根据并联风路阻力比串联网路阻力小得多的原理(风量相同)，可以通过计算机通风系统模拟或实际通风阻力测定的方法，找出通风系统网络的高阻力区段，采取新掘巷道或者启封旧巷道的方法，实现并联通风，降低通风系统总阻力。

2）开掘新井巷，缩短通风线路长度。随着生产向边远采区或者深水平的发展，或者井田过大，通风线路不断加长，而瓦斯涌出量的增加，将导致需风量和通风阻力的增加。当通风系统无法满足供风要求或利用现有的通风系统不经济时，可以考虑在边远采区或者新水平增掘新风井，以缩短风路，保证经济有效地供风。

3）改变通风网路，合理调配风机负担。对于生产矿井，当通风系统与生产能力不匹配时，应该合理调整生产布局，改变通风网路，合理调配风机负担、尽量发挥风机、巷道的潜力、增设或减少风机（在必要和可能的条件下）等。

4）适时增减风机，改善矿井通风。

5）扩大巷道断面，减小局部阻力。矿井通风系统阻力往往比较集中在几个高阻力区段，找出高阻力区段，适当的扩大高阻力区段巷道断面面积，往往能够收到比较理想的降阻效果。此外，尽量的使井巷壁面光滑、巷道平直、避免巷道断面突然扩大或缩小也能直到减小摩擦阻力和局部阻力的作用。

⑤增阻调节的注意事项

1）风窗应尽量安设在回风巷道中，以免妨碍运输。当必须安设在运输巷时，可采取多段调节，即用若干个面积较大的风窗，代替一个面积较小的风窗，但大面积风窗的阻力之和，应等于小面积风窗的阻力。

2）在复杂的风网中，设风窗之前就进行计算，以防止重复设置，增大整体风网的阻力和电耗。

⑥矿井通风系统主通风机工况优化调节的其他措施

所谓主通风机工况点优化调节，通常是指主要通风机的能力调节，包括降低主通风机能力和增加主通风机能力。其中降低主通风机能力的措施有：1）利用前导器调风。如对G4，K4等离心式风机，一般都在风机进风口处安设有前导器，通过改变前导器的开闭使进入风机的气流方向发生变化，可使风机的性能曲线发生改变。而且利用前导器调节法比放下闸门调节法更节省电能，因此应尽量利用前导器进行调节，而尽量不用放下闸门法调节。但是前导器调节风量的范围比较小，只适合于调节幅度不大的条件下使用。

2）降低风机转速。由比例定律可知：对于同一台风机，当工作阻力不变时，风量与转速的一次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。因此，在需要减少

风量时，可以通过降低风机转速的方法达到减小风量和降低功率而节电的目的。降低风机转速调节法是减风节电最理想的调节方法，该方法既适合于离心式风机，也适合于轴流式风机。降低风机转速的具体措施有：更换电机、采用双速电机、采用液力耦合器调速、采用可控硅串级调速、采用齿轮减速器调速、改变传动比调速。

3）减小叶片安装角。轴流式风机的能力，随叶片的安装角的增减而增减，其耗电量也随叶片安装角的增减而增减，因此当风机能力过大时，可以通过减小叶片安装角的方法，以达到减风节电的目的。

4）拆除一段动轮。使用两级轴流式风机的矿井，当风机能力过大时，可采用将两段改为一段动轮的方法调节，可以大大的节省电耗，但是改为一段运行前，需要做平衡测定，以保持风机的动平衡，否则可能会减少风机的寿命，甚至引起大的轴破坏，造成毁机事故。

5）拆除部分动叶。对于轴流式风机，可以通过拆除部分动叶的方法来达到调风节电的目的。因为叶片减少，叶栅稠度降低，因而风量减少，风压下降，而且耗电量也减少。

6）换用小能力风机。当风机能力过大时，也可以换用小能力风机来达到减风节电的目的。但是需要指出的是，在多风机联合运行的通风系统中，在通风系统改选过程中选择降低主通风机能力减风节电的措施时，一定要避免出现因风机相互影响而引起小风机不稳定运行的现象。

增加主通风机能力的措施有：增大轴流式风机的叶片安装角；增加风机的转速；更换叶片；及时维修主通风机，提高运行效率；改造扩散器，回收部分动压，转化为风机静压；更换新型高效风机或机芯。

3.5不可调分支处理

井下某些巷道中，由于种种原因不能或不宜安设调节装置，这样的分支称为不可调分支。当调节过程结束后，如果计算出的某调节设施位于不可调分支时，就必须进行处理。处理的方法是所谓的“风窗搬家”，即在另一可调节分支中安设调节风窗，以代替不可调分支中的风窗。这种所谓的风窗搬家算法实质上是两条分支之间有一个△h的阻力转化，而这种阻力转换要求不影响整个网络的调节效果，即不影响主要风机的压力，也不影响网络已达到的平衡状态。

不可调分支处理的程序框图见图3.6所示。

4.结语

本文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研究。本文的主要研究成果如下：

①在流体网络建模的原理基础上，建立了通风网络数学模型，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改进了解算通风网络中的最小生成树、独立回路算法，使程序生成最小树和独立回路的速度大大加快。用牛顿法、斯考特-恒斯雷法及斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧等三种算法分别编制了矿井通风网络解算程序。通过三种算法的对比分析，选出了迭代精度较高的斯考特-恒斯雷法+塞德尔技巧的算法进行通风网络解算。

③实现了多种调节方案的矿井通风网络风量调节系统，并对矿井通风网络优

化算法和不可调分支处理算法进行了研究。

④采用层次分析法—模糊综合评判方法对通风系统进行安全性评价，用层次分析法对评价结果进行验证。并且介绍了层次分析法—模糊综合评判方法在计算机的实现过程。

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