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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种考虑凝结水的蒸汽管网动态仿真方法：考虑蒸汽在管道中会产生凝结水，根据质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程建立蒸汽在管道中运行的数学模型；将蒸汽管道离散成控制体，然后将数学模型中的偏微分方程在空间上以一阶迎风格式，在时间上以隐式格式，离散成代数方程；将蒸汽管网抽象为拓扑结构，将蒸汽管网已知的几何参数，包括管径、管长，和测得的运行参数，包括热源出口温度、压力、流量代入离散后的代数方程；根据输入参数，对蒸汽管网进行模拟仿真，迭代求解并输出全网状态信息，实现蒸汽供热管网的动态仿真。

主权项：1.一种考虑凝结水的蒸汽管网动态仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，建立蒸汽管网的数学模型考虑蒸汽在管道中会产生凝结水，根据质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程建立蒸汽在管道中运行的数学模型，该数学模型是一组偏微分方程，引入蒸汽状态方程，使偏微分方程组封闭；其中，蒸汽管网的数学模型为： ρ＝ρP,T式中，A为管道的截面面积，单位为m2；x为沿坐标轴的方向；g为重力加速度，单位为ms2；ρ表示蒸汽的密度，单位为Kgm3；τ表示时间，单位为s；v表示蒸汽在管道中流动的速度，单位为ms；mc表示凝结水量，单位为Kgs；P表示蒸汽的压力，单位为MPa；f表示蒸汽在管道中流动的摩擦阻力系数；D表示蒸汽管道的管径，单位为m；θ表示管道的坡度；E表示蒸汽的总能，包括内能U和机械能Ek，单位为J；k2表示蒸汽的换热系数；T表示蒸汽的温度，单位为K；Ta表示环境温度，单位为K；hc表示凝结水的焓值，单位为J；上述数学模型中，第一个方程是质量守恒方程，等号右边表示的是由于凝结水的排出所导致的质量损失；第二个方程是动量守恒方程，等号右边的mcAdx表示由于凝结水的排出导致的蒸汽的动量的损失；第三个方程是能量守恒方程，等号右边的mchcAdx表示由于凝结水排出导致的蒸汽的能量的损失；由于蒸汽不属于理想气体，故不能够使用理想气体状态方程，采用IAPWS所提供的计算公式对蒸汽密度进行计算，如第四个方程所示；S2，数学模型的离散首先将蒸汽管道离散成控制体，然后将步骤S1中的偏微分方程在空间上以一阶迎风格式，在时间上以隐式格式，离散成代数方程；S3，几何参数和边界条件的输入将蒸汽管网抽象为便于以数学方式描述的拓扑结构，然后将蒸汽管网已知的几何参数，包括管径、管长，和测得的运行参数，包括热源处的蒸汽温度T_Source、热源处的蒸汽压力P_Source、热用户处的蒸汽流量G_Consumer输入动态仿真算法，即代入步骤S2离散后的代数方程；S4，根据输入参数，对蒸汽管网进行模拟仿真，迭代求解并输出全网状态信息，实现蒸汽供热管网的动态仿真。

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