一种管网仿真系统及水力计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CN104573143A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.04.29(21)申请号201310476426.X(22)申请日2013.10.12(71)申请人苏州热工研究院有限公司地址215004江苏省苏州市金阊区西环路1788号申请人中国广核集团有限公司(72)发明人张海菲胡瑛琪袁亮(74)专利代理机构深圳市顺天达专利商标代理有限公司44217代理人郭伟刚(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种管网仿真系统及水力计算方法(57)摘要本发明公开了一种管网仿真系统及水力计算方法，系统包括由用户输入子模块和实时数据库构成的用于获取已知参数的数据采集模块、由仿真计算子模块和计算结果修正子模块构成的用于求解和修正管网水力模型以得到待求参数计算值的仿真计算模块和由计算结果显示子模块和数据存储子模块构成的用于显示已知参数和待求参数计算值的显示模块。管网水力计算方法建立管网水力模型即绘制管网图、选择节点流量方程和阻力计算公式建立方程组，利用牛顿迭代算法求解并对管网水力模型进行修正，最后把待求参数的计算值进行显示和输出。实施本发明可自识别管网模型中流量方向错误，并精确计算稳态工况下包含多个环的复杂管网的水力参数。CN104573143ACN104573143A权利要求书1/2页1.一种管网仿真系统，用于对给水管网进行仿真，其特征在于：所述管网仿真系统包括数据采集模块（1）、与所述数据采集模块相连接的仿真计算模块（2）和与所述仿真计算模块相连接的显示模块（3）；所述数据采集模块（1）包括输入子模块（11）和实时数据库（12）；所述输入子模块（11）用于将所述给水管网的水力计算已知参数输入到所述实时数据库（12）中存储，所述已知参数包括所述给水管网的已知节点信息、已知管段信息和已知元件信息；所述仿真计算模块（2）包括仿真计算子模块（21）和计算结果修正子模块（22）；所述仿真计算子模块（21）从所述数据采集模块（1）取所述已知参数，建立管网水力模型即绘制管网图、根据所述已知参数选择节点流量方程和阻力计算公式建立方程组，并调用牛顿迭代算法进行管网水力模型求解得到待求参数；所述计算结果修正子模块（22）用于根据所述牛顿迭代算法计算得到的正确流量方向对所述管网水力模型进行修正，并进一步利用牛顿迭代算法计算待求参数的解，最后把待求参数的计算值传输至显示模块（3）进行显示和输出；所述待求参数包括所述给水管网的节点水压，管段流量和元件流量；所述显示模块（3）包括计算结果显示子模块（31）和数据存储子模块（32）；所述计算结果显示子模块（31）用于显示和输出所述已知参数及所述待求参数的计算值；所述数据存储子模块（32）用于存储所述已知参数及所述待求参数的计算值。2.如权利要求1所述的管网仿真系统，其特征在于，所述已知参数包括所述给水管网的已知节点信息、已知管段信息和已知元件信息，所述已知节点信息包括节点编号、节点标高、节点流量，所述已知管段信息包括管段编号、管段长度、管件当量长度、当量总长和管件内径，所述已知元件信息包括元件编号、流量特性和元件标高。3.如权利要求1所述的管网仿真系统，其特征在于，所述仿真计算子模块（21）包括：管网结构建立子模块（211）、管网仿真模型建立子模块（212）、管网仿真模型求解子模块（213）；所述管网结构建立子模块（211）用于绘制管网图，把所述管网中的节点和管道抽象为图论中的点和线，定向后成为一个有向图，并在所述有向图上标注节点、管段、元件、用户的编号；所述管网仿真模型建立子模块（212）用于列写j个节点流量连续性方程、g个管段压降方程、y个元件压降方程、p个用户压降方程，所述j为为未知压力的节点数，所述g为未知流量的管段数，所述y为未知流量的元件数，所述p为未知流量的用户数；所述管网仿真模型建立子模块还用于建立方程组F(X)=0，其中X=[H;Qg;Qy;Qp]=[x1,x2,…,xn]，H为未知节点压头,Qg为未知管段流量,Qy为未知元件流量，Qp为未知用户流量；所述管网仿真模型求解子模块（213）用于调用牛顿迭代算法求解方程组F(X)=0，由牛顿迭代算法x(n+1)=x(n)-F(x(n))/F'(x(n))，将迭代初始值x0带入x(n+1)=x(n)－F(x(n))/F'(x(n))并循环迭代。4.如权利要求1所述的管网仿真系统，其特征在于，所述计算结果修正子模块（22）包括管网仿真模型修正子模块（221）；所述管网仿真模型修正子模块（221）用于取循环迭代得到的计算结果进行比较分析，若流量方向不正确，则根据正确流量方向修正所述管网仿真模型；若流量