[發(fā)明專利]基于節(jié)點(diǎn)參數(shù)化技術(shù)的輸水管網(wǎng)計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710076522.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106874595B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷曉輝;王家彪;田雨;王超;姜龍;楊明祥;張忠波;廖衛(wèi)紅;尚毅梓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;E03B1/02
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國(guó)富

1.一種基于節(jié)點(diǎn)參數(shù)化技術(shù)的輸水管網(wǎng)計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，根據(jù)待測(cè)管網(wǎng)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)參數(shù)值和管道恒定輸水公式對(duì)待測(cè)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化；

S2，將初始化后的待測(cè)管網(wǎng)系統(tǒng)分解為參數(shù)化節(jié)點(diǎn)和相鄰兩個(gè)參數(shù)化節(jié)點(diǎn)間連接的計(jì)算管道；同時(shí)，獲得計(jì)算管道連接參數(shù)和節(jié)點(diǎn)連接參數(shù)，通過(guò)計(jì)算管道連接參數(shù)與節(jié)點(diǎn)連接參數(shù)將計(jì)算管道與參數(shù)化節(jié)點(diǎn)連接組合；

S3，判斷當(dāng)前計(jì)算的時(shí)間是否為模型控制結(jié)束時(shí)間，如果是，則完成當(dāng)前時(shí)間待測(cè)管網(wǎng)系統(tǒng)中整個(gè)有壓管網(wǎng)的計(jì)算；如果否，則返回S1，直至當(dāng)前計(jì)算時(shí)間為結(jié)束時(shí)間為止，完成當(dāng)前時(shí)段待測(cè)管網(wǎng)系統(tǒng)中整個(gè)有壓管網(wǎng)的計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟S2中，采用有壓管道瞬變流計(jì)算模型對(duì)任意計(jì)算管道計(jì)算，得到任意計(jì)算管道連接參數(shù)，其中，有壓管道瞬變流計(jì)算模型按照下述建立：

根據(jù)管道中水流的連續(xù)性和動(dòng)量守恒原理推導(dǎo)得到水擊方程組，所述水擊方程組中的連續(xù)方程見(jiàn)公式(1)，所述水擊方程組中的動(dòng)量方程見(jiàn)公式(2)；

a 2 g ∂ v ∂ x + v ∂ H ∂ x + ∂ H ∂ t + v s i n α = 0 - - - ( 1 ) ]]>

∂ v ∂ t + v ∂ v ∂ x + g ∂ H ∂ x + f 2 D v | v | = 0 - - - ( 2 ) ]]>

其中，a為水擊波速，單位m/s；v為流速，單位m/s；H為水頭，單位m；α為計(jì)算管道逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至水平方向的角度，當(dāng)α<0.05時(shí)，vsinα忽略；f為達(dá)西-威斯巴赫摩擦損失系數(shù)；g為重力加速度，單位m/s2；D為計(jì)算管道直徑，單位m；x為計(jì)算空間位置，單位m；t表示當(dāng)前計(jì)算時(shí)間，單位s；

采用特征線法求解水擊方程，具體為：利用偏微分方程對(duì)應(yīng)特征方程將水擊方程組轉(zhuǎn)換為沿波動(dòng)傳播方向的兩組常微分方程，即方程(3)為公式(1)的常微分方程C+，方程(4)為公式(2)的常微分方程C－：

C+:

C-:

將兩組常微分方程離散后積分，分別得到以流量、水頭為參變量的方程組，分別為方程組(5)和方程組(6)：

C+：

C-：

其中，HP為管道中需計(jì)算斷面P處的水頭，單位m；QP為管道中需計(jì)算斷面P處的流量，單位m3/s；H1、H2分別為計(jì)算管道中已知斷面1、已知斷面2處的水頭，單位m；Q1、Q2分別為計(jì)算管道中已知斷面1、已知斷面2處的流量，單位m3/s；△x為計(jì)算空間步長(zhǎng)，單位m；A表示管道中需計(jì)算斷面面積；

基于方程組(5)和方程組(6)，由計(jì)算管道上一時(shí)刻的水流信息顯式地計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻所述計(jì)算管道需計(jì)算斷面P處的水流信息；

為便于計(jì)算，將方程組(5)和方程組(6)分別簡(jiǎn)化為：

C+:HP＝CP-BPQP (7)

C-:HP＝CM+BMQP (8)

其中，設(shè)定：

由簡(jiǎn)化后的方程(7)和方程(8)換算得到斷面P處流量QP的計(jì)算公式再根據(jù)方程(7)和方程(8)計(jì)算計(jì)算管道中水頭和/或壓力，完成任意計(jì)算管道水流的計(jì)算。