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《华中科技大学》 2013年
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枝状高压天然气管网动态分析及软件开发

黄明  
【摘要】:由于枝状高压燃气管网中的气体水力参数是随着时间动态变化的,因此对非稳态条件下燃气管网的水力特征计算尤为重要。动态流动较复杂,一般需要借助于计算机求解。本文正是基于此需要开发枝状高压天然气管网动态分析软件。 文章先对本仿真课题做了非功能性的需求分析,紧接着立足于核心功能性需求分析进行了说明。以框图的形式介绍了本仿真系统的结构组成和功能模块,此外,开发了本系统的人机对话界面,以满足用户和系统之间的数据交换。 文章利用图论知识,基于节点和管道关联矩阵A的生成方法,自动地实现了将管网的结构图用计算机语言的表达。用户使用时只需要输入管道编号和与管道相关联的起点节点、终点节点的编号,即可自动生成燃气管网。 以流体的连续性方程、动量方程和状态方程为基础建立准确的管网仿真数学模型,并根据本系统的开发需求,提出了动态模型的简化方法,得到简化的动态分析数学模型。对简化后的数学模型,采用隐式差分格式数值求解。该方法对时间步长要求不严格、稳定性好。并利用编程软件,以单根高压燃气管为例对该数学模型进行了误差分析。 根据本仿真系统的开发需求,规定了系统的初始条件和边界条件,并给出了求解方法。综合应用初始条件、边界条件、高压管网燃气流动基本方程和隐式差分格式的抛物型动态模型,采用牛顿-拉夫森法求解节点流量平衡的非线性方程,并给出计算求解的流程图。接着以枝状管网为例,将本仿真系统计算出的数据和英国ESI公司开发的pipeline studio for gas tgnet软件计算出的数据进行对比分析,以证明本系统的精度和可靠性。文章最后论述了本仿真系统在管道储气调峰和SCADA系统中的应用。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU996

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【参考文献】
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