基于并行计算的天然气管道动态模型算法研究

发布时间：2017-06-10 00:00

  本文关键词：基于并行计算的天然气管道动态模型算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2004年以来,随着西气东输工程的建成投产,我国天然气管道网络开始了大规模的建设。天然气管网不稳定流的动态仿真的研究,对节约天然气管网的维护费用有重要的作用。现在天然气管道网络的规模越来越大,传统的管道网络仿真模型,计算速度慢,造成了仿真速度的延迟。使工作人员无法利用仿真软件做出合理的决策。导致了工作人员对管网做出错误的操作,从而造成管道爆裂,漏气等事件的发生,造成了巨大的经济损失。为了加快天然气仿真系统的运行速度。本文具体的研究内容如下：首先深入的研究了现有的管道的流量分配模型。阐述了不同仿真模型的不同特点。分析了它们的优势与劣势。然后以树状管网为研究对象,以提高管道仿真系统的运行速度为目的。将并行计算应用到管道的计算之中,使仿真系统可以快速的对真实管道网络中出现的变化做出反应,准确的还原真实的情况。为了使现有的天然气管道的动态模型可以用于管道的并行计算,本文对原有的天然气动态仿真模型进行了两点改进。(1)对天然气管道流量分配的方式做出改进。把天然气管道网络划分成了互不影响的不同阶段,为管道并行计算打下基础。该分配方法打破了目前的方法只考虑单一的参数这一问题,综合的考虑了管道的直径,长度,节点的需求量,节点的压力等参数,使管网资源得到最大程度上的利用。(2)对管道动态仿真的模型做出改进。使管道的计算不再依靠前一条管道的计算结果,每一条管道可以相互独立计算。通过这两点的改进使整个管道网络可以实现并行的计算,提高管道网络的运行速度。最后,利用matlab软件对该仿真模型进行实现,并将其运行的结果与现有的仿真模型和西气东输中管道的真实测量数据进行对比,验证了其改进的合理性与高效性。
【关键词】：天然气管道 动态仿真 并行计算 动态规划
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973;TP338.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-11
• 1.1 研究的目的与意义7
• 1.2 国内外相关研究7-10
• 1.2.1 环形管网仿真算法8-9
• 1.2.2 树状管网9-10
• 1.3 本文的创新点10-11
• 第2章 天然气管网分析基本原理11-18
• 2.1 连续性方程11-12
• 2.1.1 一般连续方程11
• 2.1.2 单位连续方程11-12
• 2.1.3 稳定流方程12
• 2.2 气体状态方程12
• 2.3 运动方程12-15
• 2.3.1 单位时间单位距离的运动方程12-13
• 2.3.2 稳定流的运动方程13
• 2.3.3 简化的压降方程13-14
• 2.3.4 管道直径,流量,质量与压力的关系14-15
• 2.4 能量方程15-18
• 2.4.0 焓方程15-16
• 2.4.1 不稳定流的能量方程16-17
• 2.4.2 稳定流能量方程17-18
• 第3章 天然气管网动态分析方法18-37
• 3.1 天然气管网动态分析建模求解步骤18
• 3.2 常用的天然气管网动态分析方法分类18-34
• 3.2.1 天然气管网流量的分配与路线的选择18-20
• 3.2.2 天然气管网稳态分析的方法分类20-24
• 3.2.3 天然气管网动态分析的方法24-34
• 3.3 动态仿真模型的构建34-37
• 3.3.1 动态仿真模型基本原理34-35
• 3.3.2 模型构造35-37
• 第4章 输气管网动态仿真模型的改进37-48
• 4.1 流量的分配方法的改进37-41
• 4.1.1 模型的建立38-41
• 4.1.2 方法优点41
• 4.2 管道网络的划分标准41-42
• 4.3 初始条件与边界条件的改进42-45
• 4.3.1 具体方法步骤详解42-43
• 4.3.2 方法选择论证43-45
• 4.4 求解方法45-46
• 4.5 程序流图46-48
• 第5章 模型实现与证明48-61
• 5.1 模型的MATLAB构建48-56
• 5.1.1 对流量分配模型的实现48-50
• 5.1.2 matlab建模50-51
• 5.1.3. 稳态分析管道流量和涂泄流量51-53
• 5.1.4 管道的动态求解53-56
• 5.1.5 应用56
• 5.2 算法效率的证明56-57
• 5.3 与实际结果的拟合性57-60
• 5.4 本章小节60-61
• 第6章 结论61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录 攻读士学位期间发表的论文及科研成果66

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