一种巷道平均风速单点测试误差计算方法技术

技术编号：41654679 阅读：19 留言：0更新日期：2024-06-14 15:18

本发明专利技术属于矿山通风技术领域，提供一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，包含如下步骤：S1：建立巷道物理模型，并计算巷道壁面粗糙高度；S2：对巷道物理模型进行网格划分；S3：采用计算流体力学(CFD)方法，求解不同风速下巷道物理模型内风流场；S4：导出不同风速下巷道断面上各测点风速数据，并计算不同风速下巷道断面上各测点校正系数；S5：计算巷道断面上各测点巷道平均风速单点测试误差；S6：绘制巷道断面上巷道平均风速单点测试误差分布图。此方法对合理选取巷道风速传感器的安装位置以提高巷道平均风速单点测试精度，进而推进矿井通风智能化发展具有重要意义。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿山通风，具体涉及一种巷道平均风速单点测试误差计算方法。

技术介绍

1、近年来，随着人工智能技术的飞速发展，矿井通风智能化是矿井通风的发展方向。而矿井智能通风所涉及的实时矿井通风网络解算、通风系统故障诊断等关键技术，均需要快速准确的获取巷道平均风速等通风数据，因此，巷道平均风速作为矿井通风核心参数之一，其快速精准测试对推进矿井通风的智能化发展具有重要意义。

2、目前，巷道平均风速的测量方法主要有人工测风法和传感器实时监测法两种，其中，人工测风法耗时、费力、难以快速获取巷道平均风速，而传感器实时监测法可以实时反映巷道风速情况，但由于风速传感器只能测量巷道断面上一点风速，且巷道断面上风速分布是非均匀的，因此风速传感器示值通常并不能代表巷道平均风速。根据速度场结构近似恒定原理，不同风速下，单点风速与巷道平均风速间校正系数近似不变，可在任一风速下，对巷道断面上某点校正系数进行标定，作为该点风速传感器示值与巷道平均风速间长期有效的校正系数。但由于不同风速下，单点风速与巷道平均风速间校正系数并不完全相等，因此，当测风时巷道平均风速与校正系数标定时巷道平均风速不相等时，采用巷道平均风速单点测试方法得到的巷道平均风速仍然存在一定误差。因此本专利技术提出了一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，以得到巷道断面上巷道平均风速单点测试误差分布情况，将风速传感器安装在巷道平均风速单点测试误差小的位置，对提高巷道平均风速单点测试精度进而推进矿井通风智能化发展具有重要意义。

技术实现思路

<p>1、本专利技术的目的在于提供一种用于巷道平均风速单点测试误差计算方法，以指导风速传感器安装位置的选取、提高巷道平均风速单点测试的精度。

2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：

3、专利技术一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，具体步骤如下：

4、s1：利用三维建模软件建立巷道物理模型，并计算巷道壁面粗糙高度；

5、s2：对巷道物理模型进行网格划分；

6、s3：采用计算流体力学(cfd)方法，设置求解方法与边界条件，求解不同风速下巷道物理模型内风流场；

7、s4：待计算收敛后，利用后处理软件导出不同风速下巷道断面上各测点风速数据，并计算不同风速下巷道断面上各测点校正系数；

8、s5：计算巷道断面上各测点巷道平均风速单点测试误差；

9、s6：绘制巷道断面上巷道平均风速单点测试误差分布图。

10、进一步，步骤s1中巷道壁面粗糙高度计算公式为：

11、

12、式中，k为巷道壁面粗糙高度，d为巷道水利直径，ρ为空气密度，α为巷道摩擦阻力系数。

13、进一步，步骤s2中划分的网格应在满足无关性要求的前提下尽可能少，以提高数值运算速度。

14、进一步，步骤s3中设置的边界条件包括：巷道入口设置为速度入口，入口风速分别设置为0.5、1、…、15m/s，巷道出口设置为自由出流边界，巷道壁面设置为无滑移静止壁面边界，壁面粗糙高度按s1设置。

15、进一步，步骤s4中巷道断面上测点布置方式为距离巷道壁面每隔0.1m布置风速测点。

16、进一步，步骤s4中测点校正系数计算公式为：

17、

18、式中，ki为巷道平均风速为i(i＝0.5、1、…、15)时测点的校正系数，vj为巷道平均风速为j(j＝0.5、1、…、15)时测点的单点风速，j为巷道平均风速。

19、进一步，步骤s5中巷道平均风速单点测试误差计算公式为：

20、

21、式中，δv为测点巷道平均风速单点测试误差。

22、本专利技术是一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，由于不同风速下单点风速与巷道平均风速间校正系数不完全相等，当测风时巷道平均风速与校正系数标定时巷道平均风速不相等时，采用巷道平均风速单点测试方法得到的巷道平均风速就会存在一定误差。为了提高巷道平均风速单点测试精度，本专利技术首先建立了巷道物理模型，并计算了巷道壁面粗糙高度，然后对巷道物理模型进行了合理的网格划分，然后采用计算流体力学方法(cfd)求解了不同风速下巷道物理模型内风流场，待计算收敛后，导出不同风速下巷道断面上各测点风速数据，并计算不同风速下巷道断面上各测点校正系数，然后计算了巷道断面上各测点巷道平均风速单点测试误差，最后绘制了巷道断面上巷道平均风速单点测试误差分布图。本专利技术对指导巷道风速传感器安装位置的选取、提高巷道平均风速单点测试精度具有重要意义。

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【技术保护点】

1.一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤S2划分的网格应在满足无关性要求的前提下尽可能少，以提高数值运算速度。

3.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤S3中巷道不同风速的取值为从矿井巷道可能达到的最小风速等间隔取到矿井巷道可能达到的最大风速。

4.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤S4中巷道断面上测点布置方式为距离巷道壁面每隔0.1m布置风速测点。

5.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤S4中测点的校正系数为测点的单点风速与测点所在断面平均风速的比值。

6.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤S5中测点巷道平均风速单点测试误差的计算方法为，将不同风速下测点单点风速分别经不同风速下测点校正系数校正，得到每种情况巷道平均风速的单点测试值，然后计算每种情况巷道平均风

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【技术特征摘要】

1.一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤s2划分的网格应在满足无关性要求的前提下尽可能少，以提高数值运算速度。

3.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤s3中巷道不同风速的取值为从矿井巷道可能达到的最小风速等间隔取到矿井巷道可能达到的最大风速。

4.根据权利要求1所述的一种巷道平均风速单点测试误差计算方法，其特征在于：步骤s4中巷道断面上测点布置方式为距离巷道壁面每隔0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，蒋秀双，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：

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