矿井通风阻力系数反演研究

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1、分类号TD725UDC622．4学校代码密级博士学位论文10147公开矿井通风阻力系数反演研究studyonmineVentilationresistance作者姓名指导教师coefncientinversion邓立军刘剑教授申请学位．．王掌壤土⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯学科专业．塞全攮查毽王猩⋯⋯⋯⋯⋯⋯．研究方向．．砬彗道凰与室气调董⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽室工猩拉苤太堂有关保留、使用学位论文的规定，同意逞室至猩撞苤太堂保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被

2、查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文．保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：型圭翌幻lf年6月够日导师签名：加中年／，}，／C伊1∥艿月己3日致谢本论文是在刘剑教授的悉心指导下完成的，没有刘老师的指导、鼓励及资金上的大力支持，论文是不可能得以顺利完成的．刘老师优秀的做人品质，严谨的治学态度，开拓创新的精神，高屋建瓴把握全局的能力，忘我的工作精神给学生树立起潜移默化的典范作用，这也是导师传授给学生最宝贵的财富．在此，谨向我的导师致以深深的敬意．感

3、谢贾进章教授、葛少成教授、周西华教授、李宗翔教授、马恒教授、倪景峰教授、李雨成副教授等人在我论文研究期间对我的帮助和指导．感谢安全科学与工程学院的各位老师，他们给予了我许多的关心与帮助，让我顺利地完成了学业!感谢所有曾经帮助过我的老师、同学和朋友们!对在百忙之中抽出时间参与本论文评审和答辩的各位专家、教授表示最衷心的感谢!摘要矿井通风网络解算的理论和算法研究早在70年代就已经成熟，但时至今日通风网络解算仍然没有在矿井生产实际应用中得到广泛的应用．通风网络解算应用的3大瓶颈问题之～的通风阻力系数“测不准，总在变”的问题，时至今日该问题尚未解决，阻

4、碍了通风网络解算在实际中的应用．巷道风阻可通过经验公式计算和通风阻力测试获取．风阻经验公式通常只是一些特殊情况的近似归纳，一些常量参数取值更多的依赖人为经验，存在较大的主观性误差；而现场测试工作量非常大且费时、费力．无论是经验公式还是现场测试，得到的风阻数据都存在误差，使得仿真计算的结果与实际的通风系统不匹配．如何通过少量代表性巷道风量、节点压力等有限的实测数据，反演矿井通风系统阻力系数，这是一项值得研究的课题．目前国内外关于通风阻力系数反演研究较少，基于国家自然基金资助项目(60772159)《基于仿真技术的矿井通风系统智能诊断系统研究》，开

5、展本文研究工作．从流体网络三大基本定律出发，建立通风阻力系数反演的矩阵方程组形式．无论是多测点一次观测还是少测点多次观测条件下，利用有限的巷道风量和节点压力观测数据来反演通风系统中的各条巷道风阻，由于方程数小于未知变量个数，反演问题始终存在多解的情况，通风阻力系数反演问题是不适定的．基于最小二乘原理建立了通风阻力系数反演的数学模型，以实测压力与与计算压力的偏差以及实测风量与计算风量的偏差为目标函数，综合考虑了压力、风量以及通风阻力系数范围约束，通过该模型的建立将通风阻力系数反演问题转化非线性优化问题．采用遗传算法和粒子群算法来求解基于最小二乘原

6、理的通风阻力系数反演的优化问题．针对通风阻力系数反演问题，对遗传算法和粒子群算进行了改进，增强算法的全局搜索和局部搜索能力．上述研究基础上，可以依据观测点相对灵敏度选择合适的观测数据进行通风阻力系数反演．结合通风系统灵敏度理论和聚类分析理论，提出了一种基于反映通风系统阻力系数变化的巷道风量测点和节点压力测点布置方法，对通风系统中可以观测的巷道、节点进行分类，寻找少量代表性强的分支风量测点和节点压力测量，最大可能的反映通风系统的实际运行状态，减少测试工作量．最后通过实例描述了基于粒子群算法的寺河矿二号井通风阻力系数反演过程，验证了反演方法的可行性

7、，为进一步的研究通风阻力系数反演问题以及实际工程应用奠定了基础，具有重要的指导意义．关键词：通风阻力系数；反演；正则化；优化算法；最小二乘：灵敏度；聚类分析AbstractIntheearly70’s，tl】eresearchon也etheorya11dalgorithmofmineVentilationne似orksolutionhasbeenman玳，buttodaytheventilationnetworksolutionisstiIlnotwidelyusedinmeactualapplicationofmine．TheVentilat

8、ionresistallcecoemcient“Ventilationresistancecoe舔cientisofuncertain毋aIldsti