天然氣液烴輸送管網(wǎng)建模與求解.pdf

1、針對(duì)石油天然氣管道輸送過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬與仿真，關(guān)鍵在于管網(wǎng)系統(tǒng)的建模與求解。求解管網(wǎng)本身不是很復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題，復(fù)雜的是智能處理圖形輸入，對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)建模并求解。在管網(wǎng)系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，國(guó)外的軟件算法不公開(kāi)且應(yīng)用成本高，國(guó)內(nèi)的軟件則普遍在算法上存在適用性、計(jì)算效率以及數(shù)值穩(wěn)定性等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)復(fù)雜的管網(wǎng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行模擬與仿真，有必要開(kāi)發(fā)一種對(duì)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)自動(dòng)識(shí)別與建模求解的算法。
　　本文中作者對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型

2、，基于對(duì)流程拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)了程序，對(duì)復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并簡(jiǎn)化，利用一種遞歸的算法完成了對(duì)簡(jiǎn)化后管路的計(jì)算，進(jìn)而將簡(jiǎn)化后的管路還原為復(fù)雜管網(wǎng)，并完成對(duì)整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的求解。對(duì)復(fù)雜管網(wǎng)的“簡(jiǎn)化”實(shí)際上是對(duì)模型方程組的“消元”，“還原”求解的過(guò)程實(shí)際上是對(duì)消元后的方程進(jìn)行“回代”。根據(jù)上述“消元-回代”思想設(shè)計(jì)的管網(wǎng)求解算法在實(shí)踐中證明，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大多數(shù)管網(wǎng)系統(tǒng)的模擬與仿真。然而在較為復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)中，該算法則難以適用。作者在深入研究管

3、網(wǎng)求解算法后，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的根源并對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。徹底解決了該算法在通用性和穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高效求解和精準(zhǔn)求解。
　　本文以天然氣液烴輸送管網(wǎng)為例，使用上述算法對(duì)該過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬與仿真，模擬結(jié)果表明，針對(duì)復(fù)雜的油氣輸送管網(wǎng)，算法適用性強(qiáng)、通用性高、求解速度快且計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，能夠滿足仿真要求。后又以正丁烷異構(gòu)化工藝為例，算法同樣獲得了良好的仿真結(jié)果，開(kāi)發(fā)的仿真軟件能夠真實(shí)地對(duì)正丁烷異構(gòu)化裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，為工藝優(yōu)化奠定