[发明专利]一种城镇燃气管网的仿真计算方法及系统

权利要求书

1.一种城镇燃气管网的仿真计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取管网结构数据，并判断网管结构类型和判断获取的管网结构数据是否能构成一个完整的管网结构；若能构成一个完整的管网结构，则进入步骤2，否则对管网结构数据进行完善后重新执行步骤1；

步骤2：根据获取到的管网结构数据，进行管网工作状态参数计算；

步骤3：将各计算结果进行展示；

所述步骤1，具体包括：

首先，根据获取到的管网结构数据，生成由节点和管段组成的连接矩阵A，其中，连接矩阵A的行数为节点数-1，列数为管段数，管段序列按照气源点的序号增加，连接矩阵A中不包括气源点；

定义一个回路矩阵B，若连接矩阵A的行数和列数相等，则连接矩阵A所代表的管网为枝状管网，对于枝状管网，回路矩阵B不存在；若连接矩阵A的行数小于列数，则连接矩阵A所代表的管网为环状管网，回路矩阵B存在；

针对环状管网，根据AB^T＝0计算得到回路矩阵B；

当满足f＝A.Column.Count-A.Row.Count-Rank(B)＝0时，则说明获取的管网结构数据能构成一个完整的环状管网结构，进入步骤2，否则进入步骤1；其中：A.Colunmn.Count为连接矩阵A的列数，A.Row.Count为连接矩阵A的行数，Rank(B)为回路矩阵B的秩；

所述管网工作状态参数包括管网上各管段的管段流量；

所述的各管段的管段流量的计算步骤包括：

S210：根据用气情况，拟定各管段的流动方向，按照连续性方程初步分配各管段流量，得到各管段的初分管段流量

S220：根据输入压力值、当前温度和天然气各组分组成计算管段的天然气压缩因子Z_j；

S230：根据管段的天然气压缩因子Z_j，计算得到管段的管段摩阻s_j；

S240：将构成环的回路的其中一条边称为弦，从回路矩阵B中将弦的部分进行提取；根据提取到的弦的部分，将连接矩阵A分为表示枝状管网结构的矩阵A₁和表示构成环的回路的其中一条边的集合的矩阵A₂；

S250：以式(21)为目标函数，采用牛顿迭代法进行求解；

式中，S_R表示枝状管网各管段的摩阻系数矩阵，S_M表示环状管网各闭合管段的摩阻系数矩阵，M^t为M的转置矩阵；

每一轮迭代后比较||F(X_k)||是否小于设定阈值，若小于，则X_k即为枝状管网各管段的流量向量Q_R，根据式(19)和式(20)计算得到环状管网闭合管段的流量向量Q_M；若大于等于，则X_k+1＝X_k-[F'(X_k)]^-1F(X_k)，转入S220进行下一轮迭代，其中，F'(X_k)为F(X_k)的雅克比矩阵；

式中，Q_R表示枝状管网各管段的流量向量，Q_M表示环状管网闭合管段的流量向量；q为途泄流量向量。