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第三章通风阻力

当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作

用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力（也

称为沿程阻力）和局部阻力。通风阻力是矿井通风设计、通风系统调整和改造、通风管理工

作的基础，是矿井通风学的重要组成部分。

第一节风流的流动状态

同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，

流体质点互不混杂，流体的运动轨迹呈现直线或平滑的曲线，且与管道轴线平行，这种流动

状态称为层流（或滞流）。当流速较大时，流体质点剧烈混合，流体除在运动方向上产生位

移外，在垂直于运动方向上也存在位移，而且流体内部存在时而存在、时而消失的漩涡，这

种流动状态称为紊流（或湍流）。

井下风流多数是完全紊流，只有一部分风流处于向完全紊流过渡的状态，只有风速很小

的漏风风流才可能出现层流。

流体的运动状态容易受流体的速度、黏度和管道尺寸等因素的影响，流体的速度越大、

黏性越小；管道尺寸越大，流体越容易呈现紊流状态。根据流体力学相关知识，对于圆形的

管道，流体的雷诺数可以表示为：

vd

R

e



式中：Re—流体的雷诺数，无因此；

v—管道中流体的平均流动速度，m/s；

d—管道直径，m；

ν—流体的运动粘性系数，与流体的温度、压力有关，正常通风情况下，矿井中空

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气的运动黏性系数一般取值为14.4×10m/s。不同温度下空气的运动粘性系数可查表2-2.

在圆形管道中，水力半径r可通过公式：

4S

2d



sdd

r所以：eU



u4(d)4

2

S—流体断面积，m；

U—流体的周界，m。

对于非圆形管道，管道直径可采用当量直径来表示。

非圆形管道的雷诺数计算式：

vd4vS

R

e

U

据前人的经验，当Re≤2300时，空气变现为层流运动，Re2300时，为紊流运动。

第二节摩擦阻力

摩擦阻力是指矿井风流沿程作均匀流动时，因受井巷固定壁面限制，引起内外摩擦而产

生的能量损失，也称沿程阻力，分层流摩擦阻力和紊流摩擦阻力两类。此处均匀流动指的是

风流的速度大小和方向均不发生改变。矿井风流多属于完全紊流状态，因此，这里只介绍紊

流状态下的摩擦阻力计算公式。

一、摩擦阻力的计算

根据水力学中圆形管道沿途水头损失的达西公式，可推导井巷摩擦阻力h的计算式为：

f

Lv2



h

fd2

式中：λ—无因次系数，即达西系数，可通过实验求得；

d—圆形风管直径，非圆形风管可用当量直径替代，m。

L—风管长度，m；

V—圆管中风流的平均流速，m/s。

对于层流流动，圆形风管中摩擦阻力计算公式：

64Lv2



h

fRd2

e（3-1）



f(R,/r