天然气管网稳态分析综合方法及比较研究

【摘要】： 天然气管网稳态分析是管网系统规划设计、经济评价和运营管理的基础,其主要针对天然气管网的前期设计、各种工况分析以及确定最优的改扩建方案。天然气管网中管段压力损失与流量为非线性关系,使得管网稳态分析时环方程或节点方程是非线性的,所以根据问题的特点选择适当的算法至关重要。 本文首先深入细致的研究和总结了管网稳态分析国内外的研究状况,同时阐述了天然气管网稳态分析不同方法的特点,通过对比选用了节点方程法的数学模型作为本文的研究对象。 其次,总结了牛顿-拉夫逊法、拟牛顿法、蒙特卡罗方法以及延拓法这几种算法的特点并用这些算法对同一实例进行天然气管网稳态分析节点方程法数学模型的求解。 最后,针对牛顿-拉夫逊法、拟牛顿法对节点压力初始值比较敏感的问题,通过游动次数比较少的蒙特卡罗方法的计算结果作为压力初始值,对两者进行改进,得到了两种性能较好的综合方法,从而得出了蒙特卡罗方法在管网稳态分析中是一种好的赋初始值的办法。通过这些算法对同一算例的计算效果进行对比得出延拓法的计算效果是这些算法中最优的。 【关键词】：天然气管网 稳态分析 算法 牛顿-拉夫逊法 拟牛顿法 蒙特卡罗方法 延拓法
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TE832
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 研究的目的和意义8
• 1.2 国内外相关研究8-12
• 1.2.1 国外相关研究8-9
• 1.2.2 国内相关研究9-12
• 1.3 主要的研究工作12-14
• 1.3.1 研究思路12
• 1.3.2 研究内容12-13
• 1.3.3 创新部分13-14
• 2. 天然气管网稳态分析原理14-20
• 2.1 管网图形14-17
• 2.1.1 管网图论基础14-15
• 2.1.2 输入管网图形的方法15-17
• 2.2 天然气管网稳态分析基本方程17-20
• 2.2.1 连续方程17
• 2.2.2 压降方程17-18
• 2.2.3 回路方程18
• 2.2.4 输气管道的水力计算公式18-20
• 3 天然气管网稳态分析方法20-30
• 3.1 管网稳态分析方法分类20
• 3.2 解环方程法及其数学模型20-24
• 3.2.1 解环方程法原理20-21
• 3.2.2 解环方程法数学模型21-24
• 3.3 解管段方程法24-27
• 3.3.1 解管段方程法原理24-25
• 3.3.2 解管段方程法的数学模型25-27
• 3.4 解节点方程法27-28
• 3.4.1 解节点方程法原理27
• 3.4.2 解节点方程法数学模型27-28
• 3.5 方法小结28-30
• 4 天然气管网稳态分析算法30-50
• 4.1 牛顿-拉夫逊(Newton-Raphson)法30-37
• 4.1.1 牛顿-拉夫逊法基本理论30
• 4.1.2 牛顿-拉夫逊法在管网稳态分析中的应用30-37
• 4.2 拟牛顿(Quasi-Newton)法37-39
• 4.2.1 拟牛顿法基本理论37
• 4.2.2 拟牛顿法在管网稳态分析中的应用37-39
• 4.3 蒙特卡罗(Monte Carlo)方法39-46
• 4.3.1 蒙特卡罗方法基本理论39-41
• 4.3.2 蒙特卡罗方法在管网稳态分析中的应用41-46
• 4.4 延拓法46-48
• 4.4.1 延拓法基本理论46
• 4.4.2 延拓法在管网稳态分析中的应用46-48
• 4.5 算法小结48-50
• 5 算例与分析50-58
• 5.1 算例50-56
• 5.2 算例分析56-58
• 6 结论及建议58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 建议58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录A 牛顿-拉夫逊法的数学推导过程65-66
• 附录B 拟牛顿法的数学推导过程66-69
• 附录C 蒙特卡罗方法基本原理69-72
• 附录D 延拓法的数学推导过程72-74
• 附录E 多气源管网的处理74-75
• 附件75

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