天然氣管網(wǎng)的水力瞬變分析

【摘要】： 我國天然氣資源地區(qū)分布極不平衡,對其輸配工程的研究是天然氣工業(yè)領(lǐng)域的一個重要課題。天然氣輸配系統(tǒng)的設(shè)計和運行調(diào)度以管網(wǎng)系統(tǒng)的水力分析為基礎(chǔ),水力分析的效率與準(zhǔn)確性,直接影響管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計及運行可靠性。天然氣管網(wǎng)中的各項參數(shù)是時刻變化的,因此天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的水力瞬變分析具有重要的意義。 本文根據(jù)天然氣管網(wǎng)流動基本方程,建立了水力瞬變流控制方程,并建立了典型邊界條件方程。首先進(jìn)行了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)水力分析,并將計算結(jié)果作為水力瞬變分析的初始條件。然后分別運用特征線法和帶慣性因子的特征線法對算例及實際天然氣管網(wǎng)的水力瞬變過程進(jìn)行模擬計算,應(yīng)用C++語言編制了計算機(jī)程序,并對計算結(jié)果進(jìn)行了分析。 特征線法因其具有嚴(yán)密的理論性、清晰的物理概念以及良好的數(shù)值穩(wěn)定性,是求解天然氣管網(wǎng)水力瞬變問題的較好方法。采用特征線法對天然氣管網(wǎng)瞬變流進(jìn)行求解時,為保持?jǐn)?shù)值解法的穩(wěn)定性,其時間步長將被限定為一個較小的值,通常為幾秒或幾十秒。如果瞬變過程持續(xù)時間較長,計算的總時間將大大增加。因此特征線法對于變化緩慢的瞬變流問題的求解速度偏低。 本文采用帶慣性因子的特征線法求解了天然氣管網(wǎng)瞬變流,并闡述了慣性因子的物理意義和計算公式。帶慣性因子的特征線法通過在運動方程中引入慣性因子,增加了傳統(tǒng)特征線法中選取時間步長的靈活性,從而在滿足計算精度的前提下,較大地提高了計算速度,這對于提高管網(wǎng)的實時控制水平以及改善管網(wǎng)的運行管理能力具有實際意義。帶慣性因子的特征線法對于不同瞬變過程具有較好的自適應(yīng)性,對天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的水力瞬變分析具有較廣泛的適用性。 【關(guān)鍵詞】：天然氣管網(wǎng) 瞬變流動 特征線法 慣性因子
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TU996.6~2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 本課題研究的意義與目的9-11
• 1.3 國內(nèi)外研究綜述11-13
• 1.3.1 國外瞬變流研究的歷史與現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內(nèi)瞬變流研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本課題主要研究的內(nèi)容13-15
• 第2章 天然氣管網(wǎng)流動基本理論15-25
• 2.1 基本假設(shè)15
• 2.2 流動基本方程式15-19
• 2.2.1 狀態(tài)方程15-16
• 2.2.2 連續(xù)方程16-17
• 2.2.3 運動方程17-19
• 2.3 初始條件和邊界條件19-22
• 2.3.1 初始條件19-20
• 2.3.2 邊界條件20-22
• 2.4 壓力分級與基本參數(shù)計算22-24
• 2.4.1 壓力分級22
• 2.4.2 摩擦阻力系數(shù)的計算22-23
• 2.4.3 壓縮因子的計算23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 天然氣管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)分析25-41
• 3.1 基本理論25-31
• 3.1.1 管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)水力計算公式25-26
• 3.1.2 摩阻計算公式26
• 3.1.3 有向線形圖26-31
• 3.2 節(jié)點法穩(wěn)態(tài)水力計算的步驟和程序流程31-33
• 3.2.1 節(jié)點法的計算步驟31
• 3.2.2 計算程序框圖31-33
• 3.3 算例分析33-40
• 3.3.1 工程簡介34-36
• 3.3.2 結(jié)果分析36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 天然氣管網(wǎng)的水力瞬變分析41-68
• 4.1 瞬變分析的特征線法41-48
• 4.1.1 特征線的基本概念41-42
• 4.1.2 特征方程42-43
• 4.1.3 特征方程組的求解43-45
• 4.1.4 帶插值的特征線法45-47
• 4.1.5 特征線法的程序流程47-48
• 4.2 帶慣性因子的特征線法48-52
• 4.2.1 帶慣性因子的基本方程48
• 4.2.2 基本方程的特征線解法48-49
• 4.2.3 慣性因子的物理意義與求解49-50
• 4.2.4 帶慣性因子的特征線法程序框圖50-52
• 4.3 算例分析52-67
• 4.3.1 算例分析152-54
• 4.3.2 算例分析254-61
• 4.3.3 算例分析361-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-75
• 致謝75

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