城市蒸汽管网水力热力耦合系统及其应用

本文建立了蒸汽管网水力热力耦合计算模型,通过迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热的方式,采用管网水力模型与热力模型相关联的节点方程法求解节点温度与节点压力.基于该耦合模型,以数据库技术、仿真技术和可视化技术为支撑,成功开发出蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网动态仿真数字化与模块化.以济南市典型蒸汽供热管网为例,对管网的水力和热力的工况进行了模拟计算,其计算结果与实际运行结果比较表明:该系统可用于蒸汽管网的设计计算、运行调节及其数值模拟.     

水力计算自适应优化算法仿真研究

利用VC++6.0语言,采用有限元节点法,研制出燃气管网水力计算自适应优化仿真软件。该自适应优化仿真算法在深入研究燃气管网水力计算结果与实际测量值之间存在偏差主要原因的基础上,根据实际测量管网数据对水力计算进行参数自适应辨识优化处理,能够离线或在线动态调整节点流量和管道过气能力系数,使水力计算的结果和实际测量数据在一定精度条件下相吻合,有效地解决了燃气管网计算过程收敛速度慢或不收敛的问题,大大减小了燃气管网水力计算的工作量,提高了计算精度和工作效率。     

油田注水系统仿真模型校正

油田注水管网系统属于大规模复杂网络系统.由于注水系统长期运行,管线普遍存在老化结垢等问题,从而导致管网系统水力摩阻系数发生改变,使得仿真模型得出的结果和真实值会有较大的偏差.为了解决这一问题,本文建立了油田注水管网系统的仿真校正模型.通过把由于水力参数改变而导致的误差转化为等效管长的思想,将误差求解问题转化为优化问题,利用列队竞争算法来进行求解.校正后的仿真计算结果与实际生产数据更相符.校正后的仿真模型为油田注水操作提供可靠的指导.     

地理信息系统中管网水力建模

管网计算为节点流量和区块流量的计算提供了网络解决途径,能为自来水公司确定用户的用水来源、及时解决用户投诉提高客户服务质量。文章论述了地理信息系统中城市自来水公司管网计算的基本原理,建立了一个基于节点方程法的管网水力模型,并用经改进的牛顿迭代法实现了对模型求解。     

天然气长输管网的模拟与优化模型研究

针对天然气长输管网能耗高的问题,研究了基于Aspen Plus的计算机模拟模型及优化算法。采用BWRS热力学方法,考虑了燃气轮机消耗天然气对管网的影响,并采用Calculator模块计算燃气消耗量,建立了天然气管网模型。以压缩机站能耗最低为目标函数,以节点流量、压力、压缩机转速为操作变量,以压缩机特性参数、各节点流量、压力、管道的压力限制等为约束条件,采用SQP算法(序列二次规划法)对含15个节点、9条管段、6个压缩机站的循环天然气管网进行优化,分别采用不同的压降计算方法,并得到了各最优管网运行方案。与文献值相比,该方案燃料消耗速率降低24.2%。相对于不考虑天然气消耗的管网,该优化方案使得能耗降低1772.6 k W。燃料消耗速率降低4.83%。不同压降计算方法优化结果表明,采用Weymouth法能耗最高,AGA法次之,Panhandle B法最低。     

大型天然气管网动态仿真研究与实现

针对大型天然气管网的动态优化问题,对天然气管网拓扑结构的逻辑表征、动态仿真模型和仿真运行控制逻辑等相关技术进行了深入研究。采用线性化预处理、蛙跳、迎风等策略有效地解决了大型天然气管网动态仿真在复杂水力条件下的稳定性和计算效率问题。设计了天然气管道仿真软件的体系结构,并实现了适应于任意拓扑结构的大型天然气管道仿真软件Real Pipe-Gas,完成了大型天然气管网动态仿真软件产品的国产化。经与国外商用管道仿真软件SPS比对表明,该软件计算效率高、结果精度高、易用性强,具有较强的工程应用价值。     

船内液货转运系统仿真算法研究

船内液货转运系统作为实现船-岸、船-船液货输运的关键系统,其设计优化效果常利用静态计算与动态仿真来评估系统的运行性能、泵和管路的优化配置与液货传输时间。由于系统中存在动力泵,传统的管网有限元算法无法实现。引入虚拟管的概念,提出适用于带泵管网的新算法,将带泵管段与无泵管段分开考虑,并对带泵管段进行特殊处理,相应的更改平衡方程组的列法,使其适合复杂管路的设计和动力配置的计算。利用算法对有泵管网算例的迭代计算,得到了相应的计算结果。计算表明新算法通用性强,具有良好的收敛性。     

空调风系统管网性能虚拟仿真教学实训平台的开发

掌握管网性能相关理论,对空调风系统合理设计、良好调适与优化运行有重要意 义。为解决当前高等学校在管网性能实践教学中存在的问题,基于Dymola 动态仿真软件,建 立了空调风系统管网仿真模型,开发了虚拟仿真实训平台,设计了管网性能虚拟仿真实验,并 展示实践教学应用案例。该实训平台可适用于建筑环境与能源应用工程及相关专业的实践教学, 为管网水力和风机性能学习提供了直观、生动、灵活的实验方法,可有效提高教学质量和学生 学习兴趣。     

基于BIM模型的管网水力学计算软件设计

针对水系统管网设计中水力学平衡计算耗时长、计算量大等问题,结合建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）技术在工程设计领域的应用,开发了基于BIM模型的水力平衡计算软件。该软件具备管网自动解析、管路范围选取、交互式流向设置、迭代计算以及计算书导出等功能,能可视化展现计算过程和结果。设计的软件运行在Bentley平台OpenPlant Modeler CONNECT Edition软件上,可根据实际情况调整阻尼系数和流量等,实时获取调整后的计算结果以适应不同的工况,从而获得最高性价比的设计方案,提高了暖通工程师进行方案设计、变更、比选等工作的效率和准确度。实验表明,软件和计算方法在实际工程项目中的应用结果可靠,具有较高的实用价值。     

供水管网水龄的逐节点遍历简化算法

基于水龄的定义,设计逐节点遍历简化算法计算供水管网节点水龄。此法克服了国内传统通过寻找不同的水源到节点的路径而进行广度优先搜索的算法,以及国外常用的划分管段为若干片段并将水龄作为水质的特例来逐时段模拟的拉格朗日传输算法的不足,建模简单,运算快速,结果准确,从而为管网水质的进一步计算和模拟提供了基础理论模型与算法参考。     

基于AutoCAD的燃气管网水力平差计算软件的研制

基于燃气管网水力平差计算模型和有限元节点法,利用VC开发语言对AutoCAD进行二次开发,研制出燃气管网水力平差计算软件,该软件实现与AutoCAD图管道信息的交互,能够针对不同压力级别、不同管材组成的多气源枝状管网和环状管网进行水力平差计算。实践表明,该软件操作方便,简单实用,水力平差迭代计算收敛速度快,工作量小,计算准确度高。     

智慧管网算法研究与应用

随着智能信息化的发展,智慧管网在人们的日常生活和城市的发展中的需求越来越大,然而智慧管网算法问题一直是一个难题。针对管网爆管点查找模糊、流量监测数据精度不高和管网成本评估分析困难等问题,根据流向分析与缓冲分析结合的思想,设计一种基于流向的管网爆管分析算法,采用管线管网漏损率和多因素的综合资产评估方法设计了管网评估算法,采用面积比流量、沿线水头损失、水力等效原则和管网水力平差等设计了管网水力计算算法。最后通过乐山市市中区管网数据进行了实验分析,有效地实现了智能化的流量监控、预警提示、爆管点分析、智能规划维修路线以及管网成本评估等功能,达到了智慧管网算法的基本需求。     

环型管道水力计算的递推算法

针对环型管道这种特定的网络结构,提出了一种基于单源环型管道水力计算的递推算法,该算法可直接计算出单源环型管道的流量分布.阐述了递推算法的数学依据,证明了递推算法的可行性和唯一性,并说明了将一般环型管道问题转化为单源环型管道问题的处理方法.     

基于群智能的集中供暖系统水力管网控制策略优化

针对集中供暖系统管网水力失衡、流量供需失衡问题提出一种基于群智能的新型分布式优化算法.首先以系统输配送能耗最小为优化目标,将其分解为管网调节阀开度优化和换热站并联水泵运行优化两个子问题求解;其次建立调节阀模型和管网水力模型,在此基础上进行调节阀开度的优化,从而计算出系统最小供回水压差;然后基于改进的交替方向乘子法完成并联水泵的优化运行;最后以集中供暖系统实例验证算法性能.实验结果表明:相比传统集中式求解算法,该算法不受水利管网规模限制,利于实现工程中即插即用;相比其他分布式算法,该算法不仅求解速度快,而且可以得到较优的管网运行策略,节能效果较为显著.     

基于数据驱动与机理模型融合的热网水力平衡分析方法

随着环保要求的不断提高,城市集中供暖小锅炉被逐步关停,并被接入城市主干网,热网不断扩张。与此同时,热量的生产也运用地热、太阳能、工业余热、电热等多种热源,使得集中供热系统变得更加复杂。靠传统手工运算方式、或者理想机理建模方式较难对热网的结构设计及运行进行科学优化,需要通过计算机仿真建模的手段,并结合实际热网运行的数据对热网进行阻力特性辨识,才能真正起到有效的作用。本文研究了基于数据驱动与机理模型融合的集中供热网水力平衡分析模型,并利用来自热网SCADA运行数据通过多种机器学习算法对先验知识模型的参数进行学习优化,最终建立与真实热网相匹配的水力分析模型,此种方法可为热力企业的热网结构优化改造、经济运行提供技术参考。     

基于Matlab的自行火炮液压管件应力分析

液压管件作为某型自行火炮液压系统的一类重要元件,其机械性能在很大程度上影响整个液压系统的工作寿命.采用建模和仿真技术研究其应力分布,提出依据广义胡克定律建立液压管件在高强度载荷作用下的力学模型的方法,利用Matlab进行仿真分析,结合仿真结果对液压管件径向及切向应力的分布规律进行了探讨,对于液压管件的疲劳分析以及力学性能研究具有一定的参考价值.     

复杂逆流多效蒸发系统的模拟

建立有冷凝水、完成液预热符效进料,或冷凝水、完成液闪蒸,闪蒸蒸汽加入对应压力的蒸发器中,作加热蒸汽的复杂逆流多效蒸发系统的数学模型,提出了一种采用常规迭代法求解的计算方法,用面向对象的Pascal语言,编制计算程序,可模拟计算二至七效常规和复杂逆流蒸发系统,并以碱液为例,计算和比较三效逆流的5种流程.     

LNG船液货装卸系统仿真计算与实现

液化天然气(LNG)船液货装卸过程中,需严格控制装卸时间,但由于装卸系统的复杂性,设计装卸系统时很难准确得到LNG在管路中的流动状态平衡控制。针对上述问题,提出了一种面向LNG船液货装卸系统结构的计算方法,根据图论和有限元软件构建装卸系统拓扑模型,形成双层反馈控制结构,建立仿真装卸模型,计算任意时间点的管网节点压头和管路流量情况。采用Visual C++编制了图形化界面的仿真计算软件进行仿真。仿真结果与实际情况基本符合,表明装卸方法具有实用性,能对LNG船液货装卸系统的设计起借鉴作用。     

飞机液压导管干涉故障分析和维修方法研究

飞机液压导管工作过程中因为振动导致发生导管间干涉、导管与结构干涉、导管与成附件的干涉等问题。运用有限元方法对某型飞机某段液压导管进行了振动特性分析，发现振动确实容易引发导管与成附件间的干涉，严重时还会导致导管磨损和破坏故障。在总结传统导管干涉处理方法的基础上，提出了基于颗粒碰撞减振器的降振维修方法，并通过试验和离散元仿真的方法验证了其有效性，为工程实际中解决由于振动导致的导管干涉问题提供了新的方向。