【摘要】：針對石油天然氣管道輸送過程進(jìn)行動態(tài)模擬與仿真,關(guān)鍵在于管網(wǎng)系統(tǒng)的建模與求解。求解管網(wǎng)本身不是很復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題,復(fù)雜的是智能處理圖形輸入,對管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行自動建模并求解。在管網(wǎng)系統(tǒng)仿真領(lǐng)域,國外的軟件算法不公開且應(yīng)用成本高,國內(nèi)的軟件則普遍在算法上存在適用性、計(jì)算效率以及數(shù)值穩(wěn)定性等問題。為了解決上述問題,進(jìn)而對復(fù)雜的管網(wǎng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行模擬與仿真,有必要開發(fā)一種對管網(wǎng)結(jié)構(gòu)自動識別與建模求解的算法。本文中作者對管網(wǎng)系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型,基于對流程拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)了程序,對復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)自動識別并簡化,利用一種遞歸的算法完成了對簡化后管路的計(jì)算,進(jìn)而將簡化后的管路還原為復(fù)雜管網(wǎng),并完成對整個管網(wǎng)系統(tǒng)的求解。對復(fù)雜管網(wǎng)的“簡化”實(shí)際上是對模型方程組的“消元”,“還原”求解的過程實(shí)際上是對消元后的方程進(jìn)行“回代”。根據(jù)上述“消元-回代”思想設(shè)計(jì)的管網(wǎng)求解算法在實(shí)踐中證明,能夠?qū)崿F(xiàn)對大多數(shù)管網(wǎng)系統(tǒng)的模擬與仿真。然而在較為復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)中,該算法則難以適用。作者在深入研究管網(wǎng)求解算法后,發(fā)現(xiàn)了問題的根源并對算法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。徹底解決了該算法在通用性和穩(wěn)定性方面的問題,實(shí)現(xiàn)了高效求解和精準(zhǔn)求解。本文以天然氣液烴輸送管網(wǎng)為例,使用上述算法對該過程進(jìn)行動態(tài)模擬與仿真,模擬結(jié)果表明,針對復(fù)雜的油氣輸送管網(wǎng),算法適用性強(qiáng)、通用性高、求解速度快且計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確,能夠滿足仿真要求。后又以正丁烷異構(gòu)化工藝為例,算法同樣獲得了良好的仿真結(jié)果,開發(fā)的仿真軟件能夠真實(shí)地對正丁烷異構(gòu)化裝置進(jìn)行動態(tài)模擬,為工藝優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

逑繞著序貫?zāi)K法的思路和邏輯展開的。逡逑綜上所述，化工流程模擬技術(shù)的三大要素及其具體內(nèi)容可由下圖１－２表達(dá)。模擬逡逑的三個核心環(huán)節(jié)缺一不可，三要素之間的緊密結(jié)合構(gòu)成了化工流程模擬的總體框架。逡逑之后的工作也是以此為基礎(chǔ)，繼續(xù)添磚加瓦才形成了如今廣泛使用的流程模擬軟件。逡逑最終，當(dāng)流程模擬軟件開發(fā)完成后，相關(guān)技術(shù)人員甚至一些非化工系統(tǒng)工程專業(yè)的從逡逑業(yè)人員都可以借此完成流程模擬操作，從模擬結(jié)果中獲得化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的相關(guān)信息。逡逑可以說，，借助流程模擬技術(shù)，能夠大大減少在建模、物性、求解方面的許多重復(fù)性的逡逑工作，進(jìn)而提高技術(shù)人員的工作效率。逡逑——｜單元模型ｊ逡逑￣￣［系統(tǒng)模塑）—逡逑￣［結(jié)構(gòu)模型１逡逑化邐（邐逡逑工邐——１熱力學(xué)性質(zhì)逡逑ｇ邐［物性數(shù)據(jù)１—逡逑模邐￣￣［傳遞性質(zhì)逡逑擬邐１邐逡逑￣￣１序貫?zāi)K法ｊ逡逑——｜解算方法邐［聯(lián)立方程法逡逑—［聯(lián)立模塊法逡逑？邋？逡逑圖１－２化工流程模擬三要素逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｒｅｅ邋Ｅｌｅｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ逡逑化工流程模擬系統(tǒng)有許多不同的分類方式。按照應(yīng)用范圍分類，有專用型流程模逡逑擬系統(tǒng)和通用型流程模擬系統(tǒng)；按照時間特性分類

ｇＡＺ邋＋邋Ａ－＋—＾Ｗｅ－ＹＪｈｆ邐式（２－３）逡逑２邋Ｐ逡逑使用圖２－１所示簡化管道模型中的參數(shù)，有逡逑ｇｚｉ邋＋＾－＋—邋＋邋Ｋ＝ｇｚ２邋＋＼邋＋邋＾Ｌ邋＋邋Ｈｆ邐式（２－４）逡逑２邋ｐ邐２邋ｐ逡逑為了簡化管道模型，我們做出了以下假設(shè)：逡逑①
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE832.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2677371