[發(fā)明專利]一種基于瞬變模擬的供水管網(wǎng)串聯(lián)管道簡(jiǎn)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810219534.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN108664684B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭飛飛;黃源;張土喬;張清周;何桂琳;俞亭超;邵煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/18
• 分類號(hào): G06F30/18;G06F30/20;G06Q50/06;G06F113/14
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本發(fā)明提出一種基于瞬變模擬的供水管網(wǎng)串聯(lián)管道簡(jiǎn)化方法，包括：識(shí)別管網(wǎng)模型中的串聯(lián)管道元系統(tǒng)，確定串聯(lián)管道元系統(tǒng)的簡(jiǎn)化誤差，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算權(quán)重系數(shù)，確定優(yōu)先可簡(jiǎn)化的串聯(lián)管道元系統(tǒng)，計(jì)算可簡(jiǎn)化的串聯(lián)管道元系統(tǒng)的等效管道參數(shù)，更新串聯(lián)管道元系統(tǒng)集和簡(jiǎn)化誤差集。重復(fù)步驟，直至沒有任何一個(gè)串聯(lián)管道元系統(tǒng)可簡(jiǎn)化。本發(fā)明可以最小化串聯(lián)管道簡(jiǎn)化對(duì)瞬變流計(jì)算分析的影響；串聯(lián)管道簡(jiǎn)化的誤差可以通過誤差參數(shù)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)化過程的有效控制；本發(fā)明是從管網(wǎng)中簡(jiǎn)化誤差最小的串聯(lián)管道系統(tǒng)開始依序進(jìn)行，有效地克服了常規(guī)的串聯(lián)簡(jiǎn)化導(dǎo)致模型準(zhǔn)確性明顯降低的潛在缺陷，可確保串聯(lián)簡(jiǎn)化操作的可靠性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及市政工程和城市供水管網(wǎng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和居民生活水平標(biāo)準(zhǔn)的提高，城市供水管網(wǎng)的信息化、智能化管理已是必然的發(fā)展趨勢(shì),也是我國智慧水務(wù)建設(shè)的重要組成部分。水力模型的建立與應(yīng)用是管網(wǎng)信息化與智能化不可缺少的關(guān)鍵部分，也是供水管網(wǎng)漏損監(jiān)控與優(yōu)化運(yùn)行的重要前提。隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展和城鎮(zhèn)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，供水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模日益增大，導(dǎo)致管網(wǎng)水力模型的規(guī)模和復(fù)雜度也隨之增大，使模型的求解和管理維護(hù)也愈加困難。因此，需要采取適當(dāng)技術(shù)措施來確保管網(wǎng)水力模型的通用性和易用性。其中，管網(wǎng)模型簡(jiǎn)化是一種常用的技術(shù)手段，可以降低管網(wǎng)復(fù)雜度和構(gòu)件數(shù)量以使模型易于使用，同時(shí)保障管網(wǎng)的模擬精度。

目前，管網(wǎng)模型的簡(jiǎn)化方法是基于穩(wěn)態(tài)水力模型的建模需求而發(fā)展和完善的，適用于穩(wěn)定流狀態(tài)下的應(yīng)用場(chǎng)景。而當(dāng)管網(wǎng)中發(fā)生急劇明顯的水力狀態(tài)變化時(shí)(即瞬變流狀態(tài))，這種常規(guī)的模型簡(jiǎn)化方法所形成的簡(jiǎn)化模型的計(jì)算結(jié)果與原始模型可能存在明顯差異。這是由于常規(guī)的基于穩(wěn)定流的簡(jiǎn)化方法考慮了水力等價(jià)原則，可確保模型簡(jiǎn)化前后的穩(wěn)態(tài)水力計(jì)算結(jié)果差異不大，但其未考慮到瞬變流過程中瞬態(tài)壓力波在不同系統(tǒng)構(gòu)件之間的復(fù)雜傳播過程，因此模型簡(jiǎn)化前后的瞬變流計(jì)算分析結(jié)果可能存在明顯差異。由此可見，基于穩(wěn)定流的簡(jiǎn)化方法易導(dǎo)致管網(wǎng)瞬變模擬分析的準(zhǔn)確度下降，進(jìn)而造成瞬變防控措施設(shè)計(jì)不合理(功能失效或成本浪費(fèi))，因此對(duì)管網(wǎng)的運(yùn)行管理形成重大隱患。從這一點(diǎn)上來說，目前供水管網(wǎng)瞬變流模型的簡(jiǎn)化尚缺乏科學(xué)、合理和有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：為克服常規(guī)簡(jiǎn)化方法的不足，提出一種基于瞬變模擬的供水管網(wǎng)串聯(lián)管道簡(jiǎn)化方法，以實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)瞬變流模型中的串聯(lián)管道簡(jiǎn)化，并保障簡(jiǎn)化后系統(tǒng)最大程度的保留原系統(tǒng)的瞬變特征。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的具體技術(shù)方案如下：

(1)識(shí)別管網(wǎng)模型中的串聯(lián)管道元系統(tǒng)(SP)，形成集合SP＝{SP₁,SP₂,...,SP_N}(N為串聯(lián)管道元系統(tǒng)的個(gè)數(shù))。串聯(lián)管道元系統(tǒng)是由兩根串聯(lián)管道P₁和P₂、兩端連接節(jié)點(diǎn)J₁和J₂、中間連接節(jié)點(diǎn)J₃、節(jié)點(diǎn)J₁的外部連接管道P₃(除串聯(lián)管道P₁外)和節(jié)點(diǎn)J₂的外部連接管道P₄(除串聯(lián)管道P₂外)組成，其數(shù)學(xué)表達(dá)為

SP＝{(P₁,P₂),(J₁,J₂),J₃,(P₃,P₄)} (1)；

為表述方便，式(1)表達(dá)了串聯(lián)管道元系統(tǒng)的兩端節(jié)點(diǎn)處只有一根外部連接管道的情況，是管網(wǎng)模型中普遍存在的連接形式。