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龍圖騰網恭喜中煤科工集團沈陽研究院有限公司;煤炭科學研究總院申請的專利一種井下巷道斷面風量精準測量裝置及方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119309634B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-04發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202411874559.7，技術領域涉及：G01F1/00；該發明授權一種井下巷道斷面風量精準測量裝置及方法是由肖開泰;姜明偉;梁運濤;馮文彬;張偉杰;高海;穆軍;劉磊;劉化廣設計研發完成，并于2024-12-19向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種井下巷道斷面風量精準測量裝置及方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種井下巷道斷面風量精準測量裝置，包括滑軌組件、移動組件、測量組件、連接桿和連接件，移動組件移動裝配于滑軌組件上，測量組件裝配于移動組件的下端，移動組件與測量組件之間、測量組件之間通過連接桿和連接件連接，連接桿轉動裝配于連接件上，還公開了一種井下巷道斷面風量精準測量方法，本發明在計算巷道斷面的截面面積時，采用了多邊形面積公式與積分方法相結合的計算方式，能夠得到更為精確的結果，在進行風量測量和計算的過程中，考慮了巷道壁面粗糙度的影響因素，能夠對巷道的風量和壓力損失進行更為精確的計算，最終得到更為準確的風量結果。

本發明授權一種井下巷道斷面風量精準測量裝置及方法在權利要求書中公布了：1.一種井下巷道斷面風量精準測量裝置，其特征在于：包括滑軌組件、移動組件、測量組件、連接桿和連接件，所述移動組件移動裝配于滑軌組件上，所述測量組件裝配于移動組件的下端，所述移動組件與測量組件之間、測量組件之間通過連接桿和連接件連接，所述連接桿轉動裝配于連接件上；所述滑軌組件包括安裝板和弧形齒條，弧形齒條固定安裝于安裝板的下表面，所述弧形齒條的前后表面均開設有導向滑槽；所述移動組件包括移動盒體、移動齒輪和限位組件，所述移動齒輪轉動裝配于移動盒體內，且移動齒輪與弧形齒條嚙合，兩個所述限位組件對稱轉動裝配于移動盒體的內腔前后表面，且限位組件的內端插接于導向滑槽內；所述測量組件上裝配有激光掃描模塊和風速檢測模塊；一種井下巷道斷面風量精準測量方法，利用上述的一種井下巷道斷面風量精準測量裝置，具體包括以下步驟：步驟一，裝置安裝，將滑軌組件懸掛安裝在巷道頂板上，將移動組件安裝在滑軌組件上，令移動齒輪與弧形齒條嚙合，令滑桿插入到導向滑槽內，然后在移動組件下方安裝一組測量組件；步驟二，測量過程，運行移動電機，帶動移動組件和測量組件從滑軌組件的一端移至另一端，同時運行電動推桿帶動測量組件在豎直方向移動，令測量組件對同一水平面的風速數據進行測量；在移動組件移動過程中，在移動組件位于最左側位置、中部位置和最右側位置時停止，此時激光掃描模塊對巷道進行360°旋轉掃描，得到的最左側位置、中部位置、最右側位置的斷面數據分別記為A1、A2、A3，同時風速檢測模塊實時檢測巷道內風速，得到的最左側位置、中部位置、最右側位置的風速數據分別為v1、v2、v3，并將所有數據傳輸到主機進行計算分析；步驟三，根據各點風速數據，計算斷面上的平均風速，用加權平均法將風速檢測模塊測得的風速數據按位置的加權求平均值，加權平均風速的公式為： ；其中，是加權平均風速，vi是風速檢測模塊測得的風速；步驟四，獲取點云坐標，假設激光掃描模塊掃描生成了巷道斷面輪廓的n個點，表示為（x1，y1）、（x2，y2），……，（xn，yn），這些點依次連接，形成閉合多邊形；步驟五，閉合多邊形的第一種計算方法，使用多邊形面積公式，對于不規則的閉合多邊形，算法一截面面積S1計算公式為： ；其中，（xi，yi）和（xi+1，yi+1）表示相鄰兩個點的坐標，N是閉合多邊形的邊數；步驟六，閉合多邊形的第二種計算方法，采用積分方法，對閉合多邊形進行三角剖分，得到多個小三角形，對每個小三角形計算面積并求和，得到斷面的總面積，算法二截面面積S2的計算公式為： ；其中，Sk為第k個小三角形的面積，m為剖分得到的小三角形的數量；步驟七，耦合步驟五和步驟六兩種巷道截面面積算法，得到巷道斷面的精準截面面積S3；步驟八，計算初步斷面風量，根據加權平均風速和精準截面面積S3，初步斷面風量Q1的計算公式為： ；步驟九，巷道風量的摩擦損失，包括平均粗糙度對氣流的影響、局部流動損失和不規則斷面對氣流的進一步影響；摩擦損失公式如下： ；其中，ΔP是壓力損失，f是總體摩擦系數，L是巷道長度，D是巷道直徑，ρ是氣體密度，vc是氣體流動速度；對于巷道，壁面粗糙度直接影響總體摩擦系數f，通過以下隱式方程進行表達： ； ；其中，是壁面粗糙度，Re是氣流的雷諾數，表示氣流的慣性與粘性之比，u是氣體的動力粘度；引入局部流動阻力系數K進行修正，得到局部流動阻力的計算公式為： ；其中，ΔPlocal是局部流動阻力，K是局部流動阻力系數；引入了CFD模擬技術，CFD為計算流體動力學，建立三維網格，精確計算氣流在巷道中的流動路徑、速度場、壓力場以及與巷道壁面之間的相互作用，得到以下公式： ；其中，ΔPtotal是巷道總體流動阻力，f是總體摩擦系數，flocal是局部摩擦系數，Ki是巷道內的局部位置的流動阻力系數，Lj是不規則斷面位置的巷道長度，Dj是不規則斷面位置的巷道直徑，vj是不規則斷面位置的氣體流動速度，i是巷道內的局部位置，j是不規則斷面的局部位置；步驟十，計算斷面風量，結合步驟八和步驟九，計算得到精準斷面風量Q為： 。

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