燃氣管道非穩(wěn)態(tài)工況模擬的分析方法與軟件研究.pdf

1、本文對天然氣管道不穩(wěn)定流動理論和計算方法進行了系統的研究，采用Visual C++開發(fā)了通用的天然氣管道不穩(wěn)定流動計算軟件，以某市高壓外環(huán)管網和枝狀管網為例進行了不穩(wěn)定流動進行了計算模擬分析，揭示了城市高壓燃氣管網不穩(wěn)定流的變化規(guī)律，為高壓燃氣管網的設計、調控提供了理論依據。 本文針對目前天然氣管道不穩(wěn)定流動的計算過程中忽略對流項、慣性項和中立項等問題，首次在沒有忽略任何項的動量方程、能量方程所建立的數學模型的情況下，分別采用了

2、特征線法和隱式中心有限差分法對燃氣管網不穩(wěn)定流進行了求數值解。在所建立的數學模型的基礎上提出采用特征線法對燃氣管道進行數值求解時，利用逆步進法差分網格建立特征差分方程，并結合邊界條件和初始條件對邊界節(jié)點進行求解，由于邊界節(jié)點的參數隨時間的變化比較明顯，因此該方法能提高計算精度。本文還采用了適用于慢瞬變流的守恒型求解數學模型的中心有限差分法，并利用Newton-Laphson法對形成的高階非線性方程組進行了迭代計算。中心有限差分法是隱式格

3、式的有限差分方法，具有二階精度，精度高，計算速度快。 對特征線法與有限差分法各自的優(yōu)點和缺點進行分析，針對它們的優(yōu)點和缺點，在模擬天然氣管網系統動態(tài)工況時，本文提出一種綜合方法進行具體分析，即在長管元件的邊界點(連接點)上采用特征線法計算，在其它情況下采用中心有限差分法，把這兩種方法揉合在一起，克服了它們各自的不足，用Visual C++語言開發(fā)出燃氣管道枝狀和環(huán)狀的動態(tài)模擬軟件，對其進行實例計算分析，計算結果滿足實際工程要求。