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基于离散化和线性化的输气管网动态偏微分方程模型求解方法
1
作者
赵佩尧
李正烁
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第2期277-288,共12页
针对目前各类输气管网动态偏微分方程求解方法普遍存在的计算速度和求解精度不能有效兼顾的问题,提出了一种输气管网动态偏微分方程模型的离散化和线性化方法。首先,基于有限体积法(FVM)和有限差分法(FDM),推导出具有较高精度的离散化...
针对目前各类输气管网动态偏微分方程求解方法普遍存在的计算速度和求解精度不能有效兼顾的问题,提出了一种输气管网动态偏微分方程模型的离散化和线性化方法。首先,基于有限体积法(FVM)和有限差分法(FDM),推导出具有较高精度的离散化和线性化的输气管道偏微分方程组。然后,为解决大规模离散化方程组计算复杂的问题,基于SIMPLE算法,对离散化和线性化后的数学模型提出了快速求解方案;针对每个离散网格节点的方程组,推导出削减变量规模的求解方程格式,并通过“假设-修正”的思想进行求解,提升求解精度。以商业软件Pipeline Studio的运行结果作为仿真标准,将本文方法分别应用于单一管道和简单管网的动态仿真案例,与有限差分法、特征线法和等效电路法进行了求解速度和精度的比较,并通过选取不同空间步长进行仿真,探究了本文方法与其他方法的求解速度和精度受离散化的空间步长的影响程度。结果表明:本文方法在求解单一管道模型的平均误差为0.1943%,求解用时为1.169 s;在简单管网仿真中,本文方法的平均误差为0.2794%,用时为37.285 s。在选取不同空间步长时,本文方法都能保证收敛,平均误差保持在0.3%以内。由此,证明了本文方法的正确性和稳定性,并且,本文方法的速度和精度要求都能得到充分保证。综上,本文方法能够有效应用于天然气输气管网的动态仿真研究。
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关键词
天然气输气管网
偏微分方程
有限体积法
有限差分法
SIMPLE算法
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职称材料
天然气管网经济效益研究与系统设计
被引量：
3
2
作者
尤永建
王少杰
+3 位作者
彭喜亮
李加院
周飞
徐向军
《北京石油化工学院学报》
2021年第1期45-50,共6页
我国天然气管网已经形成全国性供气网络,管网在保证全国供气的可靠性与连续性等方面具有重要意义。然而,管网存在诸多问题有待解决:天然气调度复杂、输配任务繁重;管网进出气点、分输点、管线、输配气场站数量众多;管径规格、压力等级...
我国天然气管网已经形成全国性供气网络,管网在保证全国供气的可靠性与连续性等方面具有重要意义。然而,管网存在诸多问题有待解决:天然气调度复杂、输配任务繁重;管网进出气点、分输点、管线、输配气场站数量众多;管径规格、压力等级差异大,现有调配制度仍以进出气平衡为主要标准,未能充分考虑用户、输气效益等问题。因此,研究了各管网公司管输费计算、最佳输气路线计算,并引入改进的单纯型法优化现有输气方案,同时开发出了相应软件便于工作人员使用,为该管网安全可靠经济的输气性运营提供支撑。
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关键词
最优化方法
单纯形算法
管输费
天然气
管网
输气
效益系统
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职称材料
题名
基于离散化和线性化的输气管网动态偏微分方程模型求解方法
1
作者
赵佩尧
李正烁
机构
山东大学电气工程学院
出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第2期277-288,共12页
基金
国家自然科学基金项目(52377107)。
文摘
针对目前各类输气管网动态偏微分方程求解方法普遍存在的计算速度和求解精度不能有效兼顾的问题,提出了一种输气管网动态偏微分方程模型的离散化和线性化方法。首先,基于有限体积法(FVM)和有限差分法(FDM),推导出具有较高精度的离散化和线性化的输气管道偏微分方程组。然后,为解决大规模离散化方程组计算复杂的问题,基于SIMPLE算法,对离散化和线性化后的数学模型提出了快速求解方案;针对每个离散网格节点的方程组,推导出削减变量规模的求解方程格式,并通过“假设-修正”的思想进行求解,提升求解精度。以商业软件Pipeline Studio的运行结果作为仿真标准,将本文方法分别应用于单一管道和简单管网的动态仿真案例,与有限差分法、特征线法和等效电路法进行了求解速度和精度的比较,并通过选取不同空间步长进行仿真,探究了本文方法与其他方法的求解速度和精度受离散化的空间步长的影响程度。结果表明:本文方法在求解单一管道模型的平均误差为0.1943%,求解用时为1.169 s;在简单管网仿真中,本文方法的平均误差为0.2794%,用时为37.285 s。在选取不同空间步长时,本文方法都能保证收敛,平均误差保持在0.3%以内。由此,证明了本文方法的正确性和稳定性,并且,本文方法的速度和精度要求都能得到充分保证。综上,本文方法能够有效应用于天然气输气管网的动态仿真研究。
关键词
天然气输气管网
偏微分方程
有限体积法
有限差分法
SIMPLE算法
Keywords
natural gas pipeline network
partial differential equation
finite volume method
finite difference method
SIMPLE algorithm
分类号
TE832 [石油与天然气工程—油气储运工程]
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职称材料
题名
天然气管网经济效益研究与系统设计
被引量：
3
2
作者
尤永建
王少杰
彭喜亮
李加院
周飞
徐向军
机构
中石化天然气榆济管道分公司
出处
《北京石油化工学院学报》
2021年第1期45-50,共6页
基金
中石化天然气分公司资助项目(35150021-19-ZC0607-0001)。
文摘
我国天然气管网已经形成全国性供气网络,管网在保证全国供气的可靠性与连续性等方面具有重要意义。然而,管网存在诸多问题有待解决:天然气调度复杂、输配任务繁重;管网进出气点、分输点、管线、输配气场站数量众多;管径规格、压力等级差异大,现有调配制度仍以进出气平衡为主要标准,未能充分考虑用户、输气效益等问题。因此,研究了各管网公司管输费计算、最佳输气路线计算,并引入改进的单纯型法优化现有输气方案,同时开发出了相应软件便于工作人员使用,为该管网安全可靠经济的输气性运营提供支撑。
关键词
最优化方法
单纯形算法
管输费
天然气
管网
输气
效益系统
Keywords
optimization method
simplex algorithm
pipeline transmission fee
gas pipeline network benefit system
分类号
TE832 [石油与天然气工程—油气储运工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于离散化和线性化的输气管网动态偏微分方程模型求解方法
赵佩尧
李正烁
《工程科学与技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
天然气管网经济效益研究与系统设计
尤永建
王少杰
彭喜亮
李加院
周飞
徐向军
《北京石油化工学院学报》
2021
3
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职称材料
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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