[发明专利]面向单机实时仿真的复杂流体网络稳定性建模方法

摘要

本发明提供了一种面向单机实时仿真系统的流体网络稳定性建模方法。其特征在于包括：建立复杂流体网络的元件动量模型；建立复杂流体网络动量模型；分析复杂流体网络动量模型的特性；根据显式定步长欧拉法的系统稳定性条件；确定自适应鲁棒算子保证复杂流体网络模型的稳定性。

主权项

1.面向单机实时仿真的复杂流体网络稳定性建模方法，其特征在于包括：建立复杂流体网络的元件动量模型；建立复杂流体网络的元件质量模型；建立复杂流体网络动量模型；分析复杂流体网络动量模型的特性；确定显式定步长欧拉法的系统稳定性条件；确定复杂流体网络稳定性自适应鲁棒算子，从而保障复杂流体网络参数变化时系统仿真的稳定性，其中：建立复杂流体网络的元件动量模型的步骤包括把元件动量模型表征为：Pin‑Pout＝Rw|w|                      (1)式中：Pin表示元件入口处压力，单位为Pa；Pout表示元件出口处压力，单位为Pa；R表示元件的摩擦阻力，单位为Pa s2/kg2；w表示流经元件的工质的质量流量，单位为kg/s，w为正值表示工质由元件入口流向出口，为负值表示工质由元件出口流向入口，建立复杂流体网络的元件质量模型的步骤包括把元件质量模型表征为：w＝wn                          (2)式中：wn表示流经相邻下游元件的工质的质量流量，单位为kg/s，所述建立复杂流体网络动量模型的步骤包括把复杂流体网络动量模型用复杂流体网络压力流量方程组(3)表征为：式中：下标0～6分别表示复杂流体网络中的元件，分别为舱室、管道、风机、管道、冷凝换热器、阀门、管道，P表示元件出口压力，单位为Pa；f表示压力的映射函数关系；w表示流经元件的工质质量流量，单位为kg/s；R表示元件的摩擦阻力，单位为Pa s2/kg2；ΔP0为风机全压，单位为Pa；wdrain为冷凝水质量流量，单位为kg/s，所述分析复杂流体网络动量模型的特性的步骤包括分析复杂流体网络的动量方程组特征矩阵，所述复杂流体网络动量方程组特征矩阵为：其中：J表示复杂流体网络动量方程组特征矩阵；表征复杂流体网络特征矩阵性态的条件数计算方法为：其中：cond(J)表示特征矩阵J的条件数；|λ(J)|max表示特征矩阵J的模值最大的特征值；|λ(J)|min表示特征矩阵J的模值最小的特征值，确定显式定步长欧拉法的系统稳定性条件的步骤包括把显式定步长欧拉法的稳定性条件确定为：|1+hλ|<1                         (7)其中：h表示欧拉法求解时间步长，单位为s，λ表示系统任意特征值，所述确定复杂流体网络稳定性自适应鲁棒算子的步骤包括把复杂流体网络稳定性自适应鲁棒算子确定为：其中：下标i表示对应第i个流体网络元件，表示第i个流体网络元件的自适应鲁棒算子；m表示对应元件方程的流量损失系数，m＝sign(w)+|wdrain/w|，wdrain为冷凝水质量流量。