[发明专利]一种天然气分配管道网络状态的计算方法

权利要求书

1.一种天然气分配管道网络状态计算方法，其特征在于：该方法包括：

第一步，建立气体传输模型；

第二步，简化气体传输模型；

第三步，建立特征方法；

第四步，求解模型。

2.根据权利要求1所述天然气分配管道网络状态计算方法，其特征在于：

第一步，建立气体传输模型,具体包括：

基于一维气体流动动态，通过将储存质量，矩和能量的守恒施加到无穷小的气体管道控制体积，利用空间和时间依赖性致密度m(o，t)，张力F(o，t)，速度w(o，t)和温度T(o，t)，其中S是气体管道的横截面积，D为管道的直径，T为气体温度，考虑到气体之间的切向应力和气体管道的内壁和气体之间的热传递及其每单位长度的周围环境的关系，具有以下热传递关系方程：

为了计算上述公式的解有必要知道热流参数的值δ,为了简化计算，假设管道内存在两种极端的状态，第一种为的温度恒定，即t为常数，第二种未气体呈现绝热的状态，即δ＝0。这两种情况可以被认为是两个极端。等温流量对应于慢速气体内温度变化的动态变化足以被取消以便被取消通过气体管道和周围环境之间的热传导。绝热流量对应于快速动态可以忽略热传导缓慢效应的气体的变化。在实际的管道中，不存在上述两种极端情况，也就是说δ不等于零，和气体管道之间没有热平衡，因此需要用于模拟导热过程的方程。

v＝mwS

其中，δ热流参数的值，v为管道单位时间内的流量。

第二步，简化气体传输模型

在热传递关系方程中需要忽略摩擦，根据不粘性气体经典动力学的方程，压力波通过气体传播获得没有任何阻尼的声速，而实际气体管道中的流动认为是用于高压气体传输，其中动态变化受到气体流动的波动。根据部分管道和气体常数的常规值，o＝10⁴m，D＝1.2m，t＝4800s，p＝78bar，m＝68kg/m³，w＝25m/s，得到针对关系方程中的变量给出估计简化值如下：

随后，使用关系m＝c²v(c为声速)对等温进程有效，以及正常流速条件下的热传递关系v＝mwS，得到压力表达模型I

最后，考虑到S＝π(D/2)²以及气体管道的流动变化快慢恒定和δ(0，t)是所有长度的平均值在每次间隔dt中的气体管道，上述方程演化出另一个二阶压力表达模型II

第三步，建立特征方法

采用特征方法来处理压力表达模型I和II,假设线性近似，线路的斜率满足条件

压力表达模型I和II可以转化为

第四步，求解模型。

通过限定差异方程来接近上述方程的每个系数，对于空间变换式，它可以是考虑到管道上任意点(i,n)的前向差异可以被视为其与其前方取样点连线的中点的中心差异，由此可以得到以下第一和二阶空间变换式。其中，i和n分别表示在径向和轴向上按照特定步长取样点的编号，i，n的远点设置在管道径向和轴向的中心。

根据各个采样点在管道上布置的步长相关性，得到了如下解：