[发明专利]一种掺氢天然气的中低压配气管网建模方法

权利要求书

1.一种掺氢天然气的中低配气管网建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立掺氢天然气网络管道的稳态等温模型，所述稳态等温模型包括掺氢天然气的密度、雷诺数、动力粘度、摩阻系数的参数设置及掺氢天然气网络的节点、管道、回路的数学模型描述；

S2、基于步骤S1中的数学模型描述，采用迭代法建立掺氢天然气中低压配气管网的求解方法；

S3、根据步骤S2中的求解方法，分别采用节点法、环网法、环能法建立网络的节点压强、管道流量的数学求解模型，分析对比这三种方法获得的数学求解模型之间的内在联系并对比分析各自特点与适用场合，最后实现掺氢天然气的中低配气管网建模方法。

2.根据权利要求1所述的掺氢天然气的中低配气管网建模方法，其特征在于，步骤S1中，所述掺氢天然气的密度、雷诺数、运动粘度、摩组系数的参数设置具体过程为：

所述掺氢天然气的密度ρ为相对密度Δ与空气密度ρ_空气的乘积，具体表达式为：

式(1)中：ρ₀表示标准状态(273.15K，101.3kPa)下的干空气密度，取1.293kg/m³；p表示掺氢天然气压强，单位为MPa；T表示掺氢天然气温度，单位为K；

所述掺氢天然气的密度ρ可通过式(2)来求得，即：

式(2)中，表示CH₄的密度，表示CH₄的体积，表示H₂的密度，表示H₂的体积；

将氢气体积比σ％设置为10％，即：

所述掺氢天然气的雷诺数Re的表征公式如下：

式(4)中：γ表示气体运动粘度，单位为m²/s；μ表示动力粘度，单位为N·s/m²；v表示气体流速，单位为m/s；V表示气体体积流量，单位为m³/s；M表示气体质量流量，单位为kg/s；D表示管道内径，单位为m；

动力粘度μ的计算表达式如下：

式(5)中：Δ表示掺氢天然气标准状态下的相对密度，即相对于标准状态下空气密度的比值；ρ为气体密度，单位为kg/m³；T表示气体温度，单位为K；

所述掺氢天然气的摩阻系数λ采用Colebrook方程计算得出，即：

式(6)中：k表示管内壁绝对粗糙度，单位为mm；d表示管内径，mm；Re表示掺氢天然气的雷诺数。