基于溫度插值求解的管網仿真研究

秦書松,欒積毅,張文豐,謝 敏,杜 謙,高建民

(1.佳木斯大學 機械工程學院,黑龍江 佳木斯 154007;2.哈電發電設備國家工程研究中心,黑龍江 哈爾濱 150028;3.哈爾濱工業大學 能源科學與工程學院,黑龍江 哈爾濱 150001)

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近年來,我國加快推動能源生產、運輸等各環節的數字化智能化升級,推動能源行業的低碳轉型。蒸汽供熱作為能源領域的重要子行業,隨著管網拓撲結構復雜性的增加、末端用戶品質需求的增長和系統節能減排壓力的增強,原有供熱設計方法的適應性也逐漸降低[1-3]。為精準構建模型,通常要結合傳熱學、流體力學和建筑暖通等方面知識,這也決定了模型構建的復雜性。

應用Flowmaster、Trnsys等通用模擬軟件,可快速實現管網系統模擬,輔助管網設計。但上述軟件多用于石油化工等領域,且需要根據軟件操作相應調整模擬過程。對蒸汽管網水力計算而言,模型建立及解法較為成熟[4]。在水力熱力耦合建模方面,孫玉寶[5]通過反復迭代校正管道流量、管道平均密度和定壓比熱容的方式得到系統參數,經實例驗證計算誤差在5%以內。Wang H等[6]基于四階Runge-Kutta算法建立蒸汽管網水力熱力耦合模型,但該方法的計算速度相對較慢,不適用于結構復雜的管網。王安然等[7]在求解過程中采用隱式歐拉算法、稀疏矩陣算法求解模型非線性微分方程組,并結合Fluent和工程實際驗證。陳鴻偉等[8]結合蒸汽在管道中的流動機理,提出基于蒸汽水力熱力耦合計算和誤差修正模型的混合建模方法,減小機理模型與實際蒸汽流動工況的誤差。……