矿井通风是保证矿山开采的重要内容,通风可以调节井下气候,保证井下员工生命安全。在通风过程中,风流和井下热源将会不断发生热湿交换,这将导致风温升高。过高的风温是一个不安全因素,危害井下员工身心健康。因此,研究各因素对井下热环境的影响大小,探讨风流热湿交换规律,这对矿山安全生产及控制井下热环境具有重要意义。本文在收集和查阅国内外文献的基础上,系统分析了矿井通风井巷热交换理论,结合试验设计方法,采用FLUENT求解器对热湿交换过程进行数值模拟,分析试验数据,讨论热湿交换过程中各因素的相互作用,并确定了井下热环境的热力学模型。论文的主要研究内容与结论如下：(1)介绍了国内外矿井热害治理及通风井巷热湿交换研究的发展历程,总结了矿井热源及其作用机理,并结合传热学、工程热物理知识阐述了通风井巷热湿交换理论和风流流动原理,为数值模拟实验提供理论支持。(2)介绍了FLUENT求解器的发展历程及其功能,分析了利用FLUENT软件进行模拟所依据的控制方程并分别讨论其作用原理,指出FLUENT模拟过程的边界条件和初始条件的类型,为试验开展提供依据。(3)以温度和相对湿度为目标因子,选定影响热湿交换过程的10个因素进行正交模拟试验,用方差分析法对试验数据分析后进行影响因子的筛选。试验结果表明,巷道壁温、巷道长度、进风温度3个因素对终点温度影响较大,表现出正相关,其余各因素影响相对较小；壁面湿度对终点相对湿度影响最为明显,成正相关,其他因素影响微小。(4)因子筛选后,影响终点温度的因素包含巷道壁温、长度、进风温度、风速和进风湿度；影响巷道终点相对湿度的因素包含壁面湿度、进风温度、风速、进风湿度以及巷道壁面温度。分别以温度和相对湿度为目标因子进行各因子的单因素模拟试验,并分别设置两组对照试验。分析每组试验数据进行,确定单因素拟合公式,讨论各因素对目标因子的作用机理。(5)分析围岩传热和调热圈理论后,以壁温为目标因子,选取调热圈半径、原岩温度和热导率三因子进行正交试验。试验结果表明,对壁温的影响大小依次为原岩温度、热导率、调热圈半径。运用SPSS软件对正交试验数据进行分析,得到壁面温度的拟合公式。(6)分别以温度和相对湿度为目标因子进行BBD响应面试验,试验结果表明相关因子间存在二阶交互作用。分析实验数据得到交互因子的响应曲面图、等值线图以及响应面模型。(7)综合全文所有试验数据,运用SPSS数据分析软件拟合得到通风热交换过程的热力学模型计算式,分别为：T=p0+p1Tb+p2Lp3+p4Tj+p5lnV+P6φj2+P7φj+P8TbL+P9TbTj+p10TbV+P11Tbφj+p12LTj+p13LV+p14Lφj+p15TjV+p16Tjφj+p17Vφj φ=q0+q1φb+q2lnTj+q3lnV+q4φj+q5Tb2+q6Tb+q7φbTj+q8φbV+q9φbφj+q10φbTb+q11TjV+q12Tjφj+q13TjTb+q14Vφj+q15VTb+q16φjTb(8)以工程实例实测数据为基础,分别用数值模拟计算和热力学模型拟合公式对工程实例进行验算,讨论模型准确性。