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第1章 矿井通风与灾害防治 1

1.1 矿井通风系统存在的主要问题 1

1.2 矿井通风系统的作用 4

1.3 矿井通风系统分析、评价方法 5

第2章 矿井空气物理学及风流流动 7

2.1 空气的物理性质 7

2.2 矿井通风中的热交换 10

2.2.1 导热 10

2.2.2 对流 12

2.2.3 辐射 14

2.2.4 矿井火灾时期烟流与井巷围岩之间的不稳定传热系数 15

2.3 矿井通风中的有毒有害物质 16

2.3.1 甲烷 16

2.3.2 一氧化碳 16

2.3.3 二氧化碳 17

2.3.4 二氧化氮 17

2.3.5 二氧化硫 17

2.3.6 硫化氢 18

2.3.7 氨 18

2.4 空气压力 18

2.4.1 能量方程 18

2.4.2 静压、位压、速压 19

2.5 风流的流动状态 20

2.6 通风阻力 21

2.6.1 阻力定律 21

2.6.2 通风阻力的计算 23

2.7 等积孔 23

2.8 通风动力 25

2.8.1 主要通风机特性曲线最佳拟合次数 25

2.8.2 通风机联合运转 29

参考文献 30

第3章 通风网络计算基础 32

3.1 原始数据设计 32

3.2 通风网络图的计算机存储 34

第4章 通风网络运算理论 35

4.1 通风网络的基本概念 35

4.2 通风网络的拓扑关系 39

4.2.1 数表表示 39

4.2.2 通风网络图表示 39

4.2.3 矩阵表示 40

4.3 深度优先搜索法 50

4.3.1 方法概述 50

4.3.2 正向深度优先搜索 51

4.3.3 深度优先遍历搜索 54

4.3.4 搜索策略与退栈策略 55

4.4 图的连通性判定数学模型 56

4.4.1 图的连通性 56

4.4.2 基于矩阵运算的图的连通性判定理论及算法 57

4.4.3 基于深度优先搜索的图的连通性判定理论及算法 59

4.5 回路确定理论及算法 61

4.5.1 基于矩阵运算的回路确定理论及算法 61

4.5.2 基于搜索的回路确定理论及算法 61

4.6 通路总数确定数学模型 63

4.6.1 基于矩阵运算的通路总数确定数学模型 63

4.6.2 通风网络中通路总数确定方法的改进 63

4.7 通路确定数学模型及算法 68

4.7.1 基于符号运算的通路确定数学模型及算法 68

4.7.2 基于深度优先搜索法的通路确定数学模型及算法 68

4.7.3 独立通路确定数学模型及算法 70

4.7.4 含有单向回路的通风网络通路确定数学模型及算法 71

4.8 最小树的算法 72

4.8.1 最小树 72

4.8.2 最小树的算法——避圈法 73

4.9 最短路确定数学模型 74

4.10 单向回路确定数学模型 75

参考文献 77

第5章 基于通路法和灵敏度理论的矿井通风系统优化调节 79

5.1 网络解算 79

5.2 网络解算预处理 79

5.3 网络解算数学模型 80

5.3.1 节点风量平衡定律 80

5.3.2 能量守恒定律 81

5.3.3 网络解算的数学模型 81

5.4 网络解算的斯考德-恒斯雷法 82

5.5 网络解算影响因素分析 83

5.6 网络优化调节 84

5.6.1 网络优化调节数学模型 84

5.6.2 优化调节方法研究现状 84

5.6.3 优化调节的通路法 87

5.7 基于通路法和灵敏度理论的矿井通风系统优化调节 89

5.7.1 PS优化调节的目的 90

5.7.2 PS优化调节方法流程 90

参考文献 92

第6章 矿井通风系统可靠性理论与算法 94

6.1 系统可靠性 94

6.1.1 系统及其可靠性 94

6.1.2 系统可靠性的度量指标 94

6.1.3 系统可靠性计算 95

6.2 矿井通风系统可靠性研究概况 96

6.2.1 国外研究现状 96

6.2.2 国内研究现状 96

6.3 矿井通风系统可靠性算法研究现状 98

6.3.1 可靠性计算与可靠性评价 98

6.3.2 可靠性计算算法 98

6.4 矿井通风的任务 99

6.5 矿井通风系统可靠性定义 100

6.6 风路可靠度 100

6.6.1 风路可靠度理论模型 100

6.6.2 风路风量分布规律 101

6.7 通风机可靠度 106

6.8 构筑物可靠度 109

6.9 通风系统可靠度 110

6.10 通风系统可靠度计算中存在的问题 110

6.11 基于截断误差理论和网络简化技术的不交化最小路集算法 111

6.11.1 直接构造不交化通路集 112

6.11.2 ESR算法原理 115

6.11.3 网络简化技术 115

6.11.4 网络简化在可靠度计算中的应用 119

6.11.5 ESR算法 119

6.12 通风系统可靠度的灵敏性 120

参考文献 121

第7章 矿井火灾时期通风系统可靠性理论与算法 124

7.1 矿井火灾时期高温烟流污染分析理论 124

7.1.1 高温烟流污染状态 124

7.1.2 引火源 125

7.1.3 火灾燃烧状态及其风流流动状态 125

7.1.4 污染范围的确定 126

7.2 火区最高温度计算数学模型 127

7.2.1 井巷火灾的过程 127

7.2.2 火灾烟流最高温度的计算方法 128

7.3 火区最高温度数值计算原理 131

7.4 火灾时期高温烟流动态蔓延模拟方法 135

7.5 火灾时期高温烟流动流经巷道温度分布 136

7.5.1 火灾时期高温烟流动流经巷道温度分布计算方法 136

7.5.2 火灾时期高温烟流动流经巷道温度分布数值计算 137

7.6 火灾时期烟流（风流）节点混合计算模型 138

7.7 火灾时期高温烟流动态传播数值模拟 138

7.8 矿井火灾时期最佳避灾路线 139

7.8.1 灾变时期避灾路线选择的基本原则 139

7.8.2 选择避灾路线的方法 140

7.8.3 确定最佳避灾路线数学模型及应用 141

7.9 矿井火灾时期通风系统可靠性理论 145

7.9.1 矿井火灾时期通风系统可靠度计算原理 145

7.9.2 计算实例 145

参考文献 149

第8章 广义角联结构确定数学模型及算法 150

8.1 广义角联结构 150

8.2 角联结构研究现状 150

8.3 基于无向图的角联结构识别数学模型 151

8.4 广义角联结构识别程序设计原理 153

8.4.1 程序设计思想 153

8.4.2 广义角联分支搜索策略对比分析 154

8.4.3 广义角联分支搜索步骤 157

参考文献 158

第9章 基于灵敏度和灵敏度衰减率的通风系统稳定性理论 159

9.1 通风系统中风量变化规律分析 159

9.2 灵敏度 160

9.2.1 风量灵敏度 160

9.2.2 风压灵敏度 161

9.3 灵敏度研究现状 161

9.4 风量灵敏度数学模型 161

9.5 风量灵敏度矩阵的性质 162

9.6 风量灵敏度衰减率 163

9.6.1 风量灵敏度衰减率定义式 163

9.6.2 风量灵敏度随流阻变化规律 164

9.7 风量灵敏度计算的迭代法 164

9.8 灵敏度迭代计算过程中存在的问题 165

9.8.1 过度迭代问题 165

9.8.2 灵敏度病态解 165

9.9 灵敏度数值分析解决方案 166

9.9.1 过度迭代问题的解决方案 166

9.9.2 灵敏度病态解解决方案 167

9.10 风压灵敏度计算 170

9.11 基于灵敏度及灵敏度衰减率的通风系统稳定性理论 170

9.11.1 利用灵敏度进行通风网络稳定性分析 170

9.11.2 利用灵敏度衰减率进行通风网络稳定性分析 171

9.12 基于灵敏度及灵敏度衰减率确定通风系统按需调节时风阻合理调节范围 171

9.13 角联分支的稳定性及可靠性 173

9.13.1 角联分支的存在对通风系统稳定性的影响 174

9.13.2 通风系统中角联分支的稳定性 175

9.13.3 角联分支的存在对通风系统总风阻的影响 176

9.13.4 角联分支对通风系统可靠性的影响 176

参考文献 177

第10章 通风系统抗灾变能力分析评价 179

10.1 通风系统抗灾变能力指标体系 179

10.2 隶属函数构造方法 180

10.3 通风系统抗灾变能力指标重要性分析 190

10.4 矿井通风系统抗灾变能力模糊综合评价 193

参考文献 195

第11章 矿井通风网络中的单向回路数学模型及算法 196

11.1 单向回路及其产生原因分析 196

11.2 基于矩阵计算的单向回路确定算法 197

11.2.1 通风网络中的单向同路分析 197

11.2.2 基于节点邻接矩阵的单向回路确定数学模型 198

11.2.3 单向回路确定实例 198

11.3 含有单向回路的通路确定算法 199

11.3.1 含有单向回路的通路常规算法失效 199

11.3.2 含有单向回路的通路确定算法 201

11.4 单向回路防控措施 203

参考文献 205

第12章 基于通风网络特征图的通风系统分析理论与技术 206

12.1 通风网络特征图及其性质 206

12.1.1 通风网络特征图 206

12.1.2 通风网络特征图的性质 207

12.2 通风网络特征图研究现状 209

12.3 通风网络特征图的功能 211

12.4 通风网络特征图绘制数学模型 213

12.4.1 无单向回路的通风网络特征图绘制数学模型 213

12.4.2 有单向回路的通风网络特征图绘制数学模型 215

12.5 立体通风网络特征图绘制优化研究 218

12.6 通风网络特征图绘制软件开发 219

12.6.1 网络解算 219

12.6.2 计算坐标 220

12.6.3 绘制通风网络特征图 221

12.7 三维通风网络特征图的研制 225

参考文献 228

第13章 高瓦斯矿井以风定产决策支持系统 230

13.1 研究的意义 230

13.2 以风定产极限最大风量快速确定系统 230

13.2.1 网络流图的最大流问题 230

13.2.2 求解最大流的通路法 231

13.3 矿井以风定产决策支持系统保障技术 235

13.3.1 通风系统可靠性快速确定及分析系统 235

13.3.2 基于灵敏度的通风系统稳定性定量分析系统 237

13.3.3 基于无向图的角联结构自动识别与稳定性分析系统 238

13.3.4 基于风网特征图的通风系统评价系统 238

参考文献 238

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