流體管網(wǎng)拓撲優(yōu)化方法研究.pdf

1、流體管網(wǎng)在同常的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用,流體管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)不僅決定著前期的投資成本,而且關(guān)系到后期的運營成本,因此流體管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)研究備受人們重視。流體網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,以節(jié)省投資,保證有效、可靠的管網(wǎng)運行為目的。本文主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)首先介紹了幾種常見的流體網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),并分析丁其優(yōu)缺點;然后介紹了拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化的傳統(tǒng)算法(主要介紹了Dijkstra算法和Prime算法)和智能算法(單親遺傳算法)的

2、基本原理以及具體的步驟,并對單親遺傳算法進行了詳細的介紹,主要包括編碼方式,遺傳算子,初始種群,適應(yīng)度函數(shù),遺傳控制策略。同時給出了流體管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動態(tài)評價指標,為了評價網(wǎng)絡(luò)的可靠性,給出了從不同角度計算系統(tǒng)可靠度的計算公式。
　　(2)介紹了管網(wǎng)系統(tǒng)單元的數(shù)學模型,在管元模型中,給出了包含節(jié)點高度差信息的計’算公式,還考慮了不同狀態(tài)下壓力的變化對其管元流量的影響,在使用達西公式進行壓損計算時帶入實際的可用流量計算,使得它

3、們的計算結(jié)果更加精確;在節(jié)點模型中使用流量平衡方程。為了評估備份網(wǎng)絡(luò)時連接管段的造價成本,給出了考慮高度差的造價公式,使得對成本的把握更加準確。在雙網(wǎng)互為備份拓撲優(yōu)化中,給出了詳細的步驟,具有很強的可操作性,并用兩個并行運行的網(wǎng)絡(luò)進行仿真分析,該方法提高管網(wǎng)系統(tǒng)整體性能,并給出了實際可行的連接方案。
　　(3)以大慶油Ffl供水管網(wǎng)圖為優(yōu)化對象,首先介紹了’系列的簡化原則,把復雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖進行適當?shù)暮喕?。再根?jù)區(qū)域劃分原則,把大

4、的供水網(wǎng)絡(luò)劃分戒幾個獨立的小的分區(qū)網(wǎng)絡(luò),然后應(yīng)用單親遺傳算法對各個分區(qū)網(wǎng)絡(luò)進行單獨的拓撲優(yōu)化,在優(yōu)化前介紹了數(shù)據(jù)的存儲方式,適應(yīng)度,編碼方法和初始種群的生成過程。優(yōu)化完成之后要通過反演計算對各個管段的壓力進行驗證,看是否滿足管段的承壓極限。為了增加系統(tǒng)的整體供水可,靠性,要使用互為備份拓撲優(yōu)化方法把獨立的分區(qū)連接起柬,連接后分區(qū)之間互為備份,當分區(qū)出現(xiàn)故障或供應(yīng)不足時由備份網(wǎng)絡(luò)為其提供一部分供應(yīng)能力,盡可能的減小系統(tǒng)故障對系統(tǒng)造成的影響