天然气液烃输送管网建模与求解
针对石油天然气管道输送过程进行动态模拟与仿真，关键在于管网系统的建模与求解。求解管网本身不是很复杂的数学问题，复杂的是智能处理图形输入，对管网系统进行自动建模并求解。在管网系统仿真领域，国外的软件算法不公开且应用成本高，国内的软件则普遍在算法上存在适用性、计算效率以及数值稳定性等问题。为了解决上述问题，进而对复杂的管网输送系统进行模拟与仿真，有必要开发一种对管网结构自动识别与建模求解的算法。 本文中作者对管网系统建立了数学模型，基于对流程拓扑结构的分析设计了程序，对复杂的管网系统自动识别并简化，利用一种递归的算法完成了对简化后管路的计算，进而将简化后的管路还原为复杂管网，并完成对整个管网系统的求解。对复杂管网的“简化”实际上是对模型方程组的“消元”，“还原”求解的过程实际上是对消元后的方程进行“回代”。根据上述“消元-回代”思想设计的管网求解算法在实践中证明，能够实现对大多数管网系统的模拟与仿真。然而在较为复杂的管网系统中，该算法则难以适用。作者在深入研究管网求解算法后，发现了问题的根源并对算法进行优化和改进。彻底解决了该算法在通用性和稳定性方面的问题，实现了高效求解和精准求解。 本文以天然气液烃输送管网为例，使用上述算法对该过程进行动态模拟与仿真，模拟结果表明，针对复杂的油气输送管网，算法适用性强、通用性高、求解速度快且计算结果准确，能够满足仿真要求。后又以正丁烷异构化工艺为例，算法同样获得了良好的仿真结果，开发的仿真软件能够真实地对正丁烷异构化装置进行动态模拟，为工艺优化奠定了基础。
天然气液烃;输送管网;动态流程模拟;数学模型;求解算法
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
王健红
2018
中文
TE973
107
2018-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）