供水水量不足情况下给水管网的水力计算方法

目的 为了解决供水水量不足时管网的水力计算问题．方法考虑节点流量随节点水压的动态变化，提出一种新的管网水力计算方法．结果 用管网算例验证了方法的正确性和使用性．结论 新方法有效地解决了供水水量不足时，管网节点配水量未知情况下的水力计算问题，在计算得到节点水压和管段流量的同时，确定了节点实际配水量．     

考虑漏失和用户用水的供水管网PDD模型构建及应用

管网的微观水力模型通常将所有水量依据管段的长度分配到各个节点.通过研究这种供水管网传统水力模型,针对该模型忽略节点流量类别直接将总漏失量平均分配到管网中的问题,将传统水力模型中的节点流量分为用户用水量和漏失水量,并运用改进的一致漏损模型将管段的漏失量按管段长度分配,构建漏失水量与压力之间的关系式,建立压力驱动节点的水力模型(PDD).模型形成后,根据实际测压点数据对模型进行校核,以达到模型校核标准.将该模型应用于Y市实际管网,根据Y市实际管网数据得到的平均漏失率,建立计算供水量与实际供水量的适应度函数,计算供水管网模型中的漏失系数,最终实现基于压力驱动节点流量的供水管网漏失模拟.结果表明,校核后的PDD模型与实际供水管网运行压力情况吻合良好,可以进行管网漏失控制研究及评估.     

节点残量修正算法在热力管网计算中的应用

将节点残量修正算法用于热力管网的特性计算,提出了节点残量修正算法在工程计算中的通式.推导出了节点压力、温度残量修正算法的在工程计算中的计算公式,并将算法实现了计算机运算,提高了算法的实用性和易操作性.采用节点残量修正算法对一实际管网进行了性能计算,由计算过程和计算结果验证了算法的收敛性和稳定性.     

燃气管网水力计算图节点计算机自动编号的方法

在利用Visual C+ +6.0完成燃气管网水力计算图人机对话计算机输入的基础上,管网节点实现了计算机自动编号.建立双向链表的数据结构,解决了管网节点计算机自动编号的两个关键技术点捕捉和线捕捉.探讨了绘制管段、删除管段、截断管段和改变管段流向时节点编号变化的规律.采用数组记录管网节点编号,根据这个数组就可以生成管网的节点关联矩阵和环路矩阵,记录管网的拓扑信息,生成管网水力计算所需数据文件,并为水力计算图的输出提供图形准备.     

给水管网水力计算的FORTRAN语言程序

本文介绍用当代国际上最流行的FORTRAN语言编制的给水管网水力计算程序,该程序编程的基本原理依据网络理沦与线代关系,采用的计算方法是节点方程法,以管网节点水压为未知变量进行计算。程序的功能及特点、计算原理等在文章中作了详细介绍,该程序具有通用性,并已在苹果-Ⅱ型微机上验证通过。     

多管材给水管网水力计算的探讨

根据多管材给水管网的水流特点及其水头损失计算公式，确定了给水管网沿线流量折算节点流量的折算系数的取值，应用有限元法分析多管材供水管网的水力平衡计算数学模型，由各个管段的水力平衡单元矩阵方程集合为给水管网水力平衡的整体矩阵方程，通过引入节点水压边界条件并迭代求解管网水力平衡整体矩阵方程——对称正定线性方程组，得出各项水力要素。给出了计算程序框图，编写了通用电算程序，经实例计算表明，能够快捷准确地完成多管材给水管网的水力平衡计算，满足设计计算要求。     

基于加权最小二乘法的供水管网节点流量校核

管网水力模型是实现供水系统现代化管理的重要工具,要使水力模型能比较准确地反映管网真实运行状态,达到预期使用目的,其中的参数需要校核。将管网节点流量校核作为优化问题,采用加权最小二乘法逐步迭代求解,与已有研究相比,采用矩阵分析法推导供水管网雅克比矩阵解析式,引入水量分配矩阵聚合节点流量,将欠定问题转化为超定,提高了校核的计算效率和结果的可靠性。采用简单管网阐明了雅克比矩阵的计算、节点流量的聚合及梯度向量的构造,利用实际管网验证了方法的实用性。     

EPANETH在多时段管网平差模拟中的应用

结合某城市最高日实测用水量变化情况,应用EPANETH软件模拟一天内多时段管网的运行情况。由节点自由水压-管段流速图、各节点自由水压图看出,最高点时确定的管径及水泵在其他时段并不能全部满足节点的压力要求。通过调整个别管段管径,适当提高水泵扬程使各节点的自由水压均满足压力要求。     

燃气管网水力计算图节点计算机自动编号的方法

在利用Visual C＋ ＋6.0完成燃气管网水力计算图人机对话计算机输入的基础上,管网节点实现了计算机自动编号.建立双向链表的数据结构,解决了管网节点计算机自动编号的两个关键技术：点捕捉和线捕捉.探讨了绘制管段、删除管段、截断管段和改变管段流向时节点编号变化的规律.采用数组记录管网节点编号,根据这个数组就可以生成管网的节点关联矩阵和环路矩阵,记录管网的拓扑信息,生成管网水力计算所需数据文件,并为水力计算图的输出提供图形准备.     

塑料管材供水管网水力计算方法的探讨

根据塑料供水管网的水流特点及其水头损失计算公式，确定了塑料供水管网将沿线流量折算成节点流量的折算系数的取值，采用有限元法分析塑料管材供水管网的水力平衡计算数学模型，由各个管段的单元矩阵方程集合为供水管网的整体矩阵方程，通过引入节点水压边界条件并迭代求解管网整体矩阵方程一对称正定线性方程组，得出各项水力要素．给出了计算程序框图，编写了通用电算程序，经实例计算表明，该方法能够快捷准确地完成塑料供水管网的水力平衡计算，满足设计计算要求。     

异程布置的冷冻水系统管网水力特性计算方法

大型中央空调冷冻水系统管网水力特性精确计算是研究其优化设计和运行的必要条件,简化模型因计算误差大而无法应用于大型管网拓扑结构的水力计算。以异程布置的冷冻水系统为研究对象,在充分考虑末端支路温度调节阀调节特性的基础上,建立了管网水力特性精确数学模型,提出了虚拟流量的计算机逻辑算法。以10个AHU支路的异程式管网为仿真计算对象,计算该管网最小供回水压差以及不同供回水压差条件下的各支路温度调节阀开度和实际流量,计算结果符合异程式管网存在较大压力不平衡的固有特性。该计算方法能够确保计算收敛,实现了利用一个逻辑程序计算管网各种水力特性,为异程式管网水力特性研究提供了参考价值。     

蚂蚁算法在日用水量预测中的应用研究

城市日用水量预测是城市供水管网系统动态模拟的基础和前提,用神经网络对城市日用水量预测的非线性回归组合模型求解的过程中,提出了采用新型的仿生算法——蚂蚁算法来训练神经网络的权值．此方法简化了训练过程,避免了BP算法易陷于局部极值等问题．将经过蚂蚁算法训练的神经网络应用到S．X市日用水量预测模型中,显示了此网络模型具有良好的预测能力,验证了基于蚂蚁算法的神经网络在城市日1用水量的预测中具有有效性和可行性．     

城市供水管网仿真模拟分析平台的开发与应用

针对人们对城市供水安全性要求日益提高、供水系统的规模不断扩大、复杂性随之提高等问题,对城市供水管网仿真建模与软件开发技术进行了系统研究．首先,对供水管网参数测试分析技术进行研究,较为准确地掌握了整个供水管网的用水量负荷、用户用水模式及变化规律、压力分布规律及主要供水管段的实际过流能力等状况,建立供水管网仿真模拟数据库．在此基础上,以供水管网科学合理运行、保障供水水质等为目标,结合供水管网在线监测技术,以某城市开放式区域供水管网为例,建立了该区域供水管网微观水力模型,并开发了城市供水管网仿真模拟分析平台．该平台具有良好的扩展性及实用性,目前正在某城市进行应用．     

蚂蚁算法与拟牛顿法嫁接求解管网数学模型

管网水力计算的问题可归结为联立求解连续性方程、能量方程和压降方程.牛顿法是求解非线性方程组的一个经典方法,但当初值选择不好时,有可能不收敛.将新型的仿生算法———蚂蚁算法引入到求解管网数学模型中.利用拟牛顿法与蚂蚁算法相互之间较强的互补性,提出了求解供水管网微观数学模型的新算法———嫁接法.计算表明,嫁接法结合了蚂蚁算法与拟牛顿法各自的优点,计算速度快,效果良好.     

Optimal operation of water distribution networks under local pipe failures

The optimal operation of water distribution networks under local pipe failures, such as water main breaks, was proposed. Based on a hydraulic analysis and a simulation of water distribution networks, a macroscopic model for a network under a local pipe failure was established by the statistical regression. After the operation objectives under a local pipe failure were determined, the optimal operation model was developed and solved by the genetic algorithm. The program was developed and examined by a city distribution network. The optimal operation alternative shows that the electricity cost is saved approximately 11%, the income of the water corporation is increased approximately 5%, and the pressure in the water distribution network is distributed evenly to ensure the network safe operation. Therefore, the proposed method for optimal operation under local pipe failure is feasible and cost-effective.     

考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析

给水管网运行环境的随机性与复杂性,导致管网水力模型参数存在不确定性.为分析模型参数的不确定性对模拟结果的影响,基于Monte Carlo随机模拟方法,提出考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析方法.将存在相关性的参数视为具有一定相关系数的随机变量,在Monte Carlo随机抽样阶段,先进行独立正态随机数抽样;当计算随机样本对应的管网模型结果时,通过逆-正交变换和逆-Nataf变换,把独立正态随机数转换为相关随机数,将相关随机数作为管网模型参数值进行水力计算.以管道摩阻系数的相关性和不确定性对模型计算结果中的节点压力和管道流量的影响为重点进行探讨.算例分析结果表明,管道摩阻系数的相关性对不确定性分析结果有显著的影响,考虑相关性与不考虑相关性的计算结果相比,节点压力、管道流量的平均波动值相差比率分别可达70%和60%以上.所以,在给水管网模型的不确定性分析中应该考虑模型参数间的相关性问题.     

水和水蒸汽物性参数计算程序开发

水和水蒸汽物性参数的准确计算对核动力系统热工水力特性模拟是必不可少的．基于 IAPWS-IF97标准,开发了求解热物性参数(压力、热力学温度、比热容、比焓、比熵、比内能、比定压热客、比定容热容)、输运物性参数(导热系数、动力粘度)和表面张力的程序．其功能：给定饱和压力或者饱和温度求解饱和水、饱和蒸汽的其他物性参数；给定压力、温度求解水在各个区域的物性参数；给定压力、焓求解水在各个区域的物性参数以及给定任意2个参数求解其他物性参数．并将实例计算结果与上海发电设备成套设备研究所杨宇开发的物性参数计算程序的计算结果进行了比较,基本相同．     

给水管网双向流管段水力计算分析

管网水力模型的准确性是管网设计的基础。通常传统均匀配水模型认为模型管段内仅存在单一流向,这与实际情况不符,会造成管段水头损失计算误差。针对传统均匀配水模型中的单一流向和双向流管段的水力计算做了对比研究,论证了双向流计算方法的必要性,并推导出了给水管网管段水头损失计算的通式。