基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法

作     者：郭乔 谢文昊 聂子豪 卢鹏飞 奚茜 王寿喜 GUO Qiao;XIE Wenhao;NIE Zihao;LU Pengfei;XI Xi;WANG Shouxi

作者机构：西安石油大学石油工程学院 西安石油大学理学院 国家管网集团北方管道有限责任公司 长庆工程设计有限公司 中国石油西南油气田公司成都天然气化工总厂 

基　　金：陕西省自然科学基础研究项目“考虑清管器对流动反向作用的液体管道清管瞬变模型改进研究”(编号:2021JQ-593) 陕西省自然科学基金项目“基于数据特征提取和信息融合的管道泄漏检测算法优化研究”(编号:2023-JC-YB-597) 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2023年第43卷第5期

页      码：78-87页

摘      要：天然气管网瞬态仿真技术在天然气管网系统调度管理中的作用日益凸显,日益大型化和复杂化的天然气管网对瞬态仿真计算效率提出了更高的要求。为此,提出了基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法,首先将管网模型抽象为站场模型、站间管网模型以及连接点模型;然后以连接站场和站间管网的连接点压力为基础变量,求解连接点流量的通解,重构站间管网的仿真模型,降低站间管网模型的方程组维度;随后以重构的站间管网仿真模型为基础,构建天然气管网系统瞬态仿真模型;最后分别针对压缩机转速缓慢变化和压缩机快速停机2种工况,对比分析了新算法的计算精度及计算效率。研究结果表明:①断裂降维新算法计算精度较高,压缩机出口压力和用户压力的相对误差均小于0.1%;②断裂降维新算法的计算效率高,与非线性方程组求解方法相比,2种工况下的加速比最快达到了17.3与12.2;③断裂降维新算法的加速比与管网系统瞬态仿真模型的方程组维度呈线性关系,方程组维度越高,加速比越大,即管网模型越复杂,其计算加速效果越明显。结论认为,该新方法在不影响计算精度的条件下提高了计算速度,对于提高复杂天然气管网系统的瞬态仿真计算效率具有重要的理论价值和借鉴意义。

主 题 词：天然气管网 站场模型 站间管网模型 瞬态仿真 计算效率 非线性方程组 断裂降维算法 方程组维度 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 080706[080706] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 082003[082003] 

核心收录：

D　O　I：10.3787/j.issn.1000-0976.2023.05.009

馆 藏 号：203122155...