[發(fā)明專利]基于節(jié)點參數(shù)化技術(shù)的輸水管網(wǎng)計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710076522.3
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106874595B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）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（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E03B1/02
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國富

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

S1，根據(jù)待測管網(wǎng)系統(tǒng)中各節(jié)點的節(jié)點參數(shù)值和管道恒定輸水公式對待測管網(wǎng)系統(tǒng)進行初始化；

S2，將初始化后的待測管網(wǎng)系統(tǒng)分解為參數(shù)化節(jié)點和相鄰兩個參數(shù)化節(jié)點間連接的計算管道；同時，獲得計算管道連接參數(shù)和節(jié)點連接參數(shù)，通過計算管道連接參數(shù)與節(jié)點連接參數(shù)將計算管道與參數(shù)化節(jié)點連接組合；

S3，判斷當前計算的時間是否為模型控制結(jié)束時間，如果是，則完成當前時間待測管網(wǎng)系統(tǒng)中整個有壓管網(wǎng)的計算；如果否，則返回S1，直至當前計算時間為結(jié)束時間為止，完成當前時段待測管網(wǎng)系統(tǒng)中整個有壓管網(wǎng)的計算。

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算模型對任意計算管道計算，得到任意計算管道連接參數(shù)，其中，有壓管道瞬變流計算模型按照下述建立：

根據(jù)管道中水流的連續(xù)性和動量守恒原理推導(dǎo)得到水擊方程組，所述水擊方程組中的連續(xù)方程見公式(1)，所述水擊方程組中的動量方程見公式(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為計算管道逆時針旋轉(zhuǎn)至水平方向的角度，當α<0.05時，vsinα忽略；f為達西-威斯巴赫摩擦損失系數(shù)；g為重力加速度，單位m/s2；D為計算管道直徑，單位m；x為計算空間位置，單位m；t表示當前計算時間，單位s；

采用特征線法求解水擊方程，具體為：利用偏微分方程對應(yīng)特征方程將水擊方程組轉(zhuǎn)換為沿波動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為管道中需計算斷面P處的水頭，單位m；QP為管道中需計算斷面P處的流量，單位m3/s；H1、H2分別為計算管道中已知斷面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為計算空間步長，單位m；A表示管道中需計算斷面面積；

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

為便于計算，將方程組(5)和方程組(6)分別簡化為：

C+:HP＝CP-BPQP (7)

C-:HP＝CM+BMQP (8)

其中，設(shè)定：

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