探析管网系统通用动态模拟算法及应用

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1、北京化工大学硕士学位论文管网系统通用动态模拟算法及应用姓名：马继勇申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王健红20080604摘要管网系统通用动态模拟算法及应用在化工过程模拟系统的研发和应用中，由于管网在工艺中起着连接各个过程单元的重要作用，使管网系统模拟成为整个模拟系统的关键之一。管网拓扑结构的复杂多样，管路压力与流量的非线性，以及管路之间较强的相互作用，给管网系统自动建模与快速求解带来很大难度，为研发通用模拟程序带来了困难。通过对管网系统稳态模拟的研究，将模拟过程分为管网的分解、简化、计算、还原四个步骤。研究了运用邻接矩阵法进行管网的分解，关联矩阵法进行管网的简化与

2、还原。在管网的计算中，建立了稳态机理模型并运用联立方程法和序贯模块法进行了求解。通过对管网系统动态模拟的研究，结合管网的动态机理与控制，建立了可控的动态机理模型。运用动态序贯模块法进行管网系统动态模拟，并在模拟过程中，模拟人员可对管网进行控制操作。模拟算法不仅适用于液体管网和气体管网，还可应用于气液管网的模拟。根据以上研究成果编写通用模拟程序，实现了管网系统的自动建模与快速求解。模拟人员只需输入管网邻接矩阵、节点关联矩阵等信息，计算机会先自动建立稳态模型并进行快速求解，为动态模拟做好准备；再自动建立动态模型并进行实时动态模拟。将该程序应用于辽阳石化液相苯加氢工艺的动态模拟过

3、程，通过实践检验了该算法的可靠性和实用性。北京化工大学硕士学位论文关键词：管网，动态模拟，通用算法IlGENERALDYNIMACSIMULATIoNALGoRITHMANDAPPLICATIoNoFPIPENETABSTRACTAstllepipenetplaysanimpor胁tpartofconnectingtheunitsinthechemicalprocess，tllepipenetsimulationisakeytechnologyint11eresearchand印plicationoftllechemicalprocesssimulationsystem．H

4、owever'thecomplicationoftlletopology'thenonlinearrelationsIlipbetweenpressureandnow'andthes呐ngpipelinesinteractioIlsmake廿1epipenetautomaticmodeling，e伍cientsimulationa11dgeneralsimulationso胁areI℃&DVe巧dimcult．Thepipenetsteady-statesimulationwasdiVidedintofoursteps：analysis，simplification，s01

5、utionalldregression．AdjacencymatrixmethodforanalysisandinCidencematrixmethodforsimplificationandregressionwerestudied．Forsolution，mesteady—statemechanismmodel、vasestablished，andthesimultalleousequationsmethoda11dtllesequentialmodularmethodwereused．Combinedwithpipenetdyn锄icmechanismandcontr

6、ol，thecontrollabledyn锄icmechanismmodel、Ⅳasestablished．Thedynamicsimulationwasdonewithsequentialdynamicmodularmethod．Andtheoperator9ancontrolIII北京化工大学硕士学位论文mepipenetinmesimulationprocess．ThealgoritllIllis印plicable矗w1iquid，gasandtwo-phasepipenet．111edeVelopedgeneralso脚arerealizedautomaticIno

7、delingande伍cientsiⅡ1ulationofpipenet．Asoperatorinputsmepipenetadjacencymatrix，nodeincidence瑚知x锄drelatedinfo册ation，mesof研areestablishessteady—statemodelaIldsimulatesfastatfirsttopr印areflordyn砌csinmlation，andmenestablishesdynalllicmodelandsi枷latesreal一tinledynal