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申请/专利权人：武汉大学

摘要：本发明提出了一种自适应时空正交配置的天然气网暂态管流计算方法。首先，通过时空正交配置法对天然气网暂态管流偏微分方程进行离散化处理，得到配置点处的有限维代数方程。进而，通过求解配置点处有限维代数方程，得到天然气网暂态管流质量流率和气体压力的Lagrange插值多项式。最后，通过计算Lagrange插值多项式在配置点中间处与原偏微分方程的误差，实现对天然气网暂态管流计算的时空配置点数量的自适应迭代调整，从而提高天然气网暂态管流计算精度。本发明的优点在于：在天然气网暂态管流计算效率和计算精度上可以灵活平衡，尤其在天然气网及综合能源系统在线调度、运行与控制等方面具有应用潜力。

主权项：1.一种自适应时空正交配置的天然气网暂态管流快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建天然气网暂态管流的近似偏微分方程；初始化时空自适应正交配置法参数；步骤2：通过时空自适应正交配置法对天然气网暂态管流偏微分方程进行离散化处理得到配置点处的有限维代数方程；步骤3：通过求解配置点处有限维代数方程得到天然气网暂态管流质量流率和气体压力的Lagrange插值多项式的每次迭代值；步骤4：根据时空配置点的坐标计算各时空配置点中间点处坐标；通过天然气网暂态管流Lagrange插值多项式计算各配置点中间点处坐标气体压力和管道流率的拟合值；根据时空配置点中间点处坐标计算天然气网暂态管流Lagrange插值多项式在时空配置点中间点处与原偏微分方程的总体平均误差；判断天然气网暂态管流Lagrange插值多项式总体平均误差大小，若总体平均误差大于阈值则调整时空配置点数量跳转至步骤2，若总体平均误差小于等于阈值则输出天然气网输气管道的质量流率和气体压力在时空配置点处的计算结果；步骤1所述构建天然气网暂态管流的近似偏微分方程，具体为：设∧为天然气系统节点的集合，Γ为天然气系统中输气管道的集合，则对于输气管道mn，其中m∈∧为管道入口节点，n∈∧为管道出口节点，列写如下偏微分方程近似描述其暂态管流的物理过程： 式中，vmn为输气管道mn的气体平均流速；t为时间变量；x为空间变量；fmn为输气管道mn的质量流率；λ为管壁摩擦系数；pmn为输气管道mn的气体压力；Amn为输气管道mn的横截面积；Dmn为输气管道mn的管道直径；vs为天然气的气体音速；步骤1所述初始化时空自适应正交配置法参数，具体为：设置迭代计算次数k＝0，设初始空间配置点数量为初始时间配置点数量为步骤2所述通过时空自适应正交配置法对天然气网暂态管流偏微分方程进行离散化处理得到配置点处的有限维代数方程，具体为：对于则得到如下在时空配置点i,j处的有限维代数方程： 式中，Δt为天然气系统暂态管流计算的时间长度；Δxmn为输气管道mn的长度；Amn为输气管道mn的横截面积；Dmn为输气管道ab的管壁内径；为时间正交配置点的个数；为空间正交配置点的个数；为空间一阶微分矩阵的第i，z个元素，为时间一阶微分矩阵的第j，z个元素；fmn,ij为输气管道ab的质量流率在第i，j个时空配置点处的取值；pmn,ij为输气管道mn的气体压力在第i，j个时空配置点处的取值；λ为管壁摩擦系数；为输气管道mn的平均气体流速；vs为天然气的气体音速。

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