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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种矩阵方程交替迭代的热蒸汽网络仿真方法，涉及供热系统仿真领域，包括如下步骤：分析热蒸汽在单管道中稳定流动的运动状态，建立热蒸汽在但管道中流动的水力方程；通过热蒸汽在单管道中流动的水力方程，补充蒸汽网络拓扑方程，建立热蒸汽网络矩阵形式的水力方程；分析热蒸汽在管道中稳定流动时的热力过程，建立热蒸汽网络矩阵形式的热力方程；对热蒸汽网络矩阵形式的水力方程与热蒸汽网络矩阵形式的热力方程进行交替迭代求解，最后求解出热蒸汽网络仿真待求变量，通过降低求解过程中单次迭代的计算复杂度实现整体仿真求解的加速，为热蒸汽网络模型的线性化、高速求解提供了一种解决思路。

主权项：1.一种矩阵方程交替迭代的热蒸汽网络仿真方法，其特征在于，方法包括以下步骤：S1、分析热蒸汽在单管道中稳定流动的运动状态，建立热蒸汽在但管道中流动的水力方程；S2、通过热蒸汽在单管道中流动的水力方程，补充蒸汽网络拓扑方程，建立热蒸汽网络矩阵形式的水力方程；通过所述热蒸汽在单管道中流动的水力方程的基础上，补充蒸汽网络拓扑方程，并将热蒸汽网络的水力方程整理成矩阵形式，如下：由单个管道拓展到节点数为I、管道数为J的网络时需要补充相应网络方程；设网络中压强已知节点数为NP，则令节点1～NP均为压强已知节点，节点NP+1～I为压强未知节点，设A为节点-管道关联矩阵： 式中，取Ain为流入节点-管道关联矩阵，Aout为流出节点-管道关联矩阵： 式中， 式中，则有：A＝Ain-Aout由基尔霍夫第一定律可得节点流量平衡方程：A·M+q＝0式中，M＝[M1,M2,…,MJ]T为管道流量向量，q＝[q1,q2,…,qI]T为节点注入流量向量，对于中高压管网认为： 式中，P0为参考压强，通常取热源处蒸汽压强，△P0是管道j两端的蒸汽压强差，即ΔPj＝Pj,in-Pj,out；则有： 式中，P2＝[P12,P22,…,PI2]T为节点电压平方向量，Aj表示关联矩阵A的第j列，取G＝diag[G11,G22,…,GJJ]，则蒸汽网络矩阵形式的水力方程表示为：AGATp2＝q；S3、分析热蒸汽在管道中稳定流动时的热力过程，建立热蒸汽网络矩阵形式的热力方程；分析热蒸汽在管道中稳定流动时的热力过程，建立热蒸汽网络矩阵形式的热力方程的过程包括：对于管道中稳定流动的热蒸汽，在忽略管道倾角和蒸汽惯性项的情况下，由能量守恒方程得出管道能量守恒方程式：Mjhj,out-hj,in+KjTj-T0Lj＝0式中，hj,in和hj,out分别表示管道j首、末端的蒸汽比焓；Kj是管道j的总传热系，T0是管道所在环境温度；同时，对于热蒸汽网络的节点温度融合方程式为： 式中，qi,in表示热源向节点i注入的蒸汽流量；Tn,i表示节点i的蒸汽温度，也即蒸汽在节点i处融合后的温度；Wi,in表示流入节点i的所有管道集合，Wi,out表示流出节点i的所有管道集合；所述节点温度融合方程式与管道能量守恒方程式共同构成了蒸汽管网的热力计算方程如下： 整理得热力方程的矩阵形式： 式中，K＝diag[K1,K2,…,KJ]，L＝diag[L1,L2,…,LJ]，M＝diag[M1,M2,…,MJ]，P＝diag[L1,L2,…,LJ]，qin＝diag[qin,1,qin,2,…,qin,I]；S4、对热蒸汽网络矩阵形式的水力方程与热蒸汽网络矩阵形式的热力方程进行交替迭代求解，最后求解出热蒸汽网络仿真待求变量。

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百度查询： 东南大学 一种矩阵方程交替迭代的热蒸汽网络仿真方法