630 工程科学学报，第43卷，第5期 渐指向放出口.此外，在物质单元运动过程中，单 位时间内通过与物质单元运动速度垂直的截面的 物质总质量是一定值，与该截面面积、物质单元运 动速度有关 3 1.4矿岩运移轨迹和速度预测模型理论基础 困2直流管中理想流体流动特征(1一直流管边界：2一放出口： 1.4.1矿岩运移规律 3一流动单元运动迹线) 根据一定条件下物质单元运动状态的相似 Fig.2 Ideal fluid flow characteristics in a straight pipe(1-boundary of 性，结合放矿漏斗中心线与溜井中心线重合条件 straight pipe;2-ore draw hole;3-movement trajectory of flow unit) 下溜井储矿段结构的特点，将储矿段分为矿岩匀 速运动区（以下简称匀速区）、矿岩变速运动区（以 下简称变速区)、平衡区.若放矿口边墙与水平面 的夹角（即放矿口倾角）为a,由于α的不同，矿岩 运动特征会出现无平衡区和有平衡区两种情况， 如图4. 图3流动网络(1一边界：2一流线：3一等位线) Fig.3 Flow network (1-boundary;2-streamline;3-equipotential line) 二维流动网络由流线和等位线组成.流线代 表了理想流体内部流动单元的运移迹线，等位线 与流线垂直，同一等位线上流动单元的流速相等 而三维流动网络中，通过同一点有无数条等位线 组成唯一的等位面.等位线和等位面的分布特征 是建立三维流函数的基础. (a) (b) 1.2.3流量与截面面积的关系 图4溜井储矿段矿岩运移规律(1一溜井储矿段边界：2一流线： 流体力学中，单位时间内流过任何截面的流 3一矿岩匀速运动区：4一矿岩变速运动区：5一平衡区).(a)无平衡区 体体积称为流量，在理想流体中通常指的是体积 时：(b)有平衡区时 Fig.4 Ore-rock migration law in the ore-storage section of orepass 量.体积流量的大小等于平均流速乘以与速度垂 (1-boundary of ore-storage section in orepass;2-streamline;3-uni- 直的等位面面积因此在给定的流动网络内，单 form velocity area of ore-rock motion;4-variable speed area of ore-rock 位时间内穿过任意等位面的流量为一定值 motion;5-equilibrium area):(a)nonequilibrium area;(b)equilibrium 1.3物质单元运动的相似性问题 area 根据颗粒流动力学和流体力学相关研究发 当放矿口倾角较大时，放矿口附近没有矿岩 现，在一定边界条件下，物质单元的运动状态是相 “滞留”，矿岩呈“整体流”下移.在这种情形下，根 似的.而筒仓卸载过程的颗粒运动特征与直流管 据矿岩流速的变化特征，储矿段可划分为匀速区 中理想流体流动特征具有一定的相似性，其边界 和变速区两部分，即储矿段筒仓结构范围为匀速 条件和物质单元运动的相似性表现为：在放矿漏 区，放矿口上部漏斗结构范围为变速区，如图4(a); 斗中心线与容器中心线重合、不考虑容器边界摩 当放矿口倾角较小或平底放矿时，放矿口上部一 擦作用等条件下，固定边界中物质单元的运动特 段范围内存在矿岩流动“死区”，导致“空环效 征具有相似性.在远离放出口范围内或物质流动 应”，减小了矿岩流动通道面积.该区域内矿岩堆 通道不变时，物质单元作匀速直线运动，各单元间 积，不发生位移，可称之为平衡区.以平衡区上标 相对速度为零；在放出口附近或当物质流动通道 高为界，标高以上为匀速区，标高以下为变速区， 缩小时，物质单元运动迹线发生变化，运动方向逐 如图4(b).二维流动网络由流线和等位线组成. 流线代 表了理想流体内部流动单元的运移迹线，等位线 与流线垂直，同一等位线上流动单元的流速相等. 而三维流动网络中，通过同一点有无数条等位线 组成唯一的等位面. 等位线和等位面的分布特征 是建立三维流函数的基础. 1.2.3    流量与截面面积的关系 流体力学中，单位时间内流过任何截面的流 体体积称为流量，在理想流体中通常指的是体积 量. 体积流量的大小等于平均流速乘以与速度垂 直的等位面面积[16] . 因此在给定的流动网络内，单 位时间内穿过任意等位面的流量为一定值. 1.3    物质单元运动的相似性问题 根据颗粒流动力学和流体力学相关研究发 现，在一定边界条件下，物质单元的运动状态是相 似的. 而筒仓卸载过程的颗粒运动特征与直流管 中理想流体流动特征具有一定的相似性，其边界 条件和物质单元运动的相似性表现为：在放矿漏 斗中心线与容器中心线重合、不考虑容器边界摩 擦作用等条件下，固定边界中物质单元的运动特 征具有相似性. 在远离放出口范围内或物质流动 通道不变时，物质单元作匀速直线运动，各单元间 相对速度为零；在放出口附近或当物质流动通道 缩小时，物质单元运动迹线发生变化，运动方向逐 渐指向放出口. 此外，在物质单元运动过程中，单 位时间内通过与物质单元运动速度垂直的截面的 物质总质量是一定值，与该截面面积、物质单元运 动速度有关. 1.4    矿岩运移轨迹和速度预测模型理论基础 1.4.1    矿岩运移规律 根据一定条件下物质单元运动状态的相似 性，结合放矿漏斗中心线与溜井中心线重合条件 下溜井储矿段结构的特点，将储矿段分为矿岩匀 速运动区（以下简称匀速区）、矿岩变速运动区（以 下简称变速区）、平衡区. 若放矿口边墙与水平面 的夹角（即放矿口倾角）为 α，由于 α 的不同，矿岩 运动特征会出现无平衡区和有平衡区两种情况， 如图 4. (a) (b) 1 2 4 3 α 1 2 4 3 5 α 图 4    溜井储矿段矿岩运移规律（1—溜井储矿段边界；2—流线; 3—矿岩匀速运动区；4—矿岩变速运动区；5—平衡区）. （a）无平衡区 时；（b）有平衡区时 Fig.4     Ore-rock  migration  law  in  the  ore-storage  section  of  orepass (1—boundary of ore-storage section in orepass; 2—streamline; 3—uni￾form velocity area of ore-rock motion; 4—variable speed area of ore-rock motion;  5—equilibrium  area):  (a)  nonequilibrium  area;  (b)  equilibrium area 当放矿口倾角较大时，放矿口附近没有矿岩 “滞留”，矿岩呈“整体流”下移. 在这种情形下，根 据矿岩流速的变化特征，储矿段可划分为匀速区 和变速区两部分，即储矿段筒仓结构范围为匀速 区，放矿口上部漏斗结构范围为变速区，如图 4（a）； 当放矿口倾角较小或平底放矿时，放矿口上部一 段范围内存在矿岩流动“死区” ，导致“空环效 应”，减小了矿岩流动通道面积. 该区域内矿岩堆 积，不发生位移，可称之为平衡区. 以平衡区上标 高为界，标高以上为匀速区，标高以下为变速区， 如图 4（b）. 2 1 3 图 2    直流管中理想流体流动特征（1—直流管边界; 2—放出口; 3—流动单元运动迹线） Fig.2    Ideal fluid flow characteristics in a straight pipe (1—boundary of straight pipe; 2—ore draw hole; 3—movement trajectory of flow unit) 1 2 3 图 3    流动网络（1—边界；2—流线；3—等位线） Fig.3     Flow  network  (1 —boundary;  2 —streamline;  3 —equipotential line) · 630 · 工程科学学报，第 43 卷，第 5 期