根据紊流状态下的守恒原理，导出了描述掘进巷道风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过对矿内风流流动及热力过程的理论分析及现场实测，系统地开展矿内风流流场和风流温度场的分布规律及其耦合作用机理的理论分析与研究，并利用PHOEN ICS程序进行数值模拟，初步得出了矿井掘进巷道风流温度与各种参数的变化规律。掘进巷道风流温度随风速提高呈负幂函数规律降低，随入风流温度升高而线性升高。
数值计算的条件按现场实测条件选取，通过数值模拟，计算出掘进巷道的风流结构 、速度分布和温度分布从计算结果可以看出：
(1)风流结构：在掘进工作面迎头附近，风流结构最为复杂，由于风筒出口风流的射流作用，产生涡流区。整个掘进巷道内，风筒出口至迎头的射程区域内反向风速最高。从迎头中心至风筒30m处涡流边缘风速较低，而巷壁另一侧距迎头20m区域风速较高，8m处风速达正向最高值。风速由迎头向工作面后方迅速减小。距迎头100m之外，风流比较稳定。
(2)温度分布：巷道壁面温度较高，风流与其进行剧烈的热交换，风流温度沿风流方向逐渐升高。掘进巷道同一断面风流中，中间部分温度低，靠近巷道壁处温度较高，且温度变化较大。迎头风筒出风口附近因存在局部涡流而产生局部高温区。可见，高风速区温度较低，风流结构复杂的涡流区温度较高，且变化剧烈，风速是影响温度分布的主要因素。
按上述计算条件，分别改变掘进巷道的风量 、入风流温度等参数，进行数值模拟。
(1)掘进巷道温度随风流速度变化规律。其他条件不变，取风流速度分别为0.25m/s、0.5m/s、0.75m/s和1.0m/s，进行工作面温度分布的数值模拟。计算出随着风速增加，掘进巷道风流温度随风速的增加而逐渐降低，高温点的温度随风速呈负幂函数规律变化。可见，高温矿井的掘进工作面，提高风速可以降低工作面温度，改善工作面 气候状况。适当提高风速是掘进巷道降温的有效措施，应优先考虑。但风速过大，降温效果变得越来越不明显，并将产生通风阻力过大，以及不经济的问题。
(2)掘进巷道温度随入风流温度变化规律。其他条件不变，取入风流温度分别为20℃、21℃、22℃、23℃和 24℃进行计算。计算出随着入风流温度的升高，掘进巷道高温区的温度均升高。巷道风流温度与入风流温度的变化关系呈线性关系。降低入风流温度是降低工作面温度的有效措施。但降低入风流温度，必须采取机械制 冷措施。只能当工作面温度太高，增加风量解决不了降温时，才可考虑空调制冷降温。 2100433B
