[發(fā)明專(zhuān)利]一種自適應(yīng)時(shí)空正交配置的天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210166226.3
• 申請(qǐng)日: 2022-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114595423A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林濤;杜蕙;李輕言;付希越
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/13
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/13;G06F17/18;G06F17/16;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種自適應(yīng)時(shí)空正交配置的天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流快速計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：構(gòu)建天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流的近似偏微分方程；初始化時(shí)空自適應(yīng)正交配置法參數(shù)；

步驟2：通過(guò)時(shí)空自適應(yīng)正交配置法對(duì)天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流偏微分方程進(jìn)行離散化處理得到配置點(diǎn)處的有限維代數(shù)方程；

步驟3：通過(guò)求解配置點(diǎn)處有限維代數(shù)方程得到天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流質(zhì)量流率和氣體壓力的Lagrange插值多項(xiàng)式的每次迭代值；

步驟4：根據(jù)時(shí)空配置點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算各時(shí)空配置點(diǎn)中間點(diǎn)處坐標(biāo)；通過(guò)天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流Lagrange插值多項(xiàng)式計(jì)算各配置點(diǎn)中間點(diǎn)處坐標(biāo)氣體壓力和管道流率的擬合值；根據(jù)時(shí)空配置點(diǎn)中間點(diǎn)處坐標(biāo)計(jì)算天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流Lagrange插值多項(xiàng)式在時(shí)空配置點(diǎn)中間點(diǎn)處與原偏微分方程的總體平均誤差；判斷天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流Lagrange插值多項(xiàng)式總體平均誤差大小，若總體平均誤差大于閾值則調(diào)整時(shí)空配置點(diǎn)數(shù)量跳轉(zhuǎn)至步驟2，若總體平均誤差小于等于閾值則輸出天然氣網(wǎng)輸氣管道的質(zhì)量流率和氣體壓力在時(shí)空配置點(diǎn)處的計(jì)算結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)時(shí)空正交配置的天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流快速計(jì)算方法，其特征在于，步驟1所述構(gòu)建天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流的近似偏微分方程，具體為：

設(shè)Λ為天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的集合，Γ為天然氣系統(tǒng)中輸氣管道的集合，則對(duì)于輸氣管道m(xù)n，其中m∈Λ為管道入口節(jié)點(diǎn)，n∈Λ為管道出口節(jié)點(diǎn)，列寫(xiě)如下偏微分方程近似描述其暫態(tài)管流的物理過(guò)程：

式中，v_mn為輸氣管道m(xù)n的氣體平均流速；t為時(shí)間變量；x為空間變量；f_mn為輸氣管道m(xù)n的質(zhì)量流率；λ為管壁摩擦系數(shù)；p_mn為輸氣管道m(xù)n的氣體壓力；A_mn為輸氣管道m(xù)n的橫截面積；D_mn為輸氣管道m(xù)n的管道直徑；v_s為天然氣的氣體音速；

步驟1所述初始化時(shí)空自適應(yīng)正交配置法參數(shù)，具體為：

設(shè)置迭代計(jì)算次數(shù)k＝0，設(shè)初始空間配置點(diǎn)數(shù)量為初始時(shí)間配置點(diǎn)數(shù)量為

步驟2所述通過(guò)時(shí)空自適應(yīng)正交配置法對(duì)天然氣網(wǎng)暫態(tài)管流偏微分方程進(jìn)行離散化處理得到配置點(diǎn)處的有限維代數(shù)方程，具體為：

對(duì)于則得到如下在時(shí)空配置點(diǎn)(i,j)處的有限維代數(shù)方程：

式中，Δt為天然氣系統(tǒng)暫態(tài)管流計(jì)算的時(shí)間長(zhǎng)度；Δx_mn為輸氣管道m(xù)n的長(zhǎng)度；A_mn為輸氣管道m(xù)n的橫截面積；D_mn為輸氣管道ab的管壁內(nèi)徑；為時(shí)間正交配置點(diǎn)的個(gè)數(shù)；為空間正交配置點(diǎn)的個(gè)數(shù)；為空間一階微分矩陣的第(i，z)個(gè)元素，為時(shí)間一階微分矩陣的第(j，z)個(gè)元素；f_mn,ij為輸氣管道ab的質(zhì)量流率在第(i，j)個(gè)時(shí)空配置點(diǎn)處的取值；p_mn,ij為輸氣管道m(xù)n的氣體壓力在第(i，j)個(gè)時(shí)空配置點(diǎn)處的取值；λ為管壁摩擦系數(shù)；為輸氣管道m(xù)n的平均氣體流速；v_s為天然氣的氣體音速。