动态模拟中的管网计算问题

simpse · 发表于 2014-7-21 11:58:18

1 管网计算是动态模拟（底层）不可或缺的内容，它涉及到所以的流动设备，比如，管道，阀，泵，换热器，压缩机，透平，喷射泵，节点（串、并、分、汇）等的计算。据笔者所知，即令国外先进的平台，亦未将其彻底完美地解决。
2 然不可否认的是，国外平台的技术还是比较先进，主要体现在
2.1 实现了图形搭接，无需开发人员后台处理。
2.2 多流动设备串联计算（当然包括了，比如多阀串联时，任意流量下（包括0流量）阀门开过等调节时压力的合理传递，不知这点国内平台是否已经做到）
2.3 泵，压缩机，透平的曲线，以及跟机械设备功率间的传递。据笔者所知，许多国内起源的平台均未做到这点。

笔者提出这些，希起到抛砖引玉之效，看有兴趣于模拟之士可尝试从底层研究这些理论！

xcsjah · 发表于 2014-7-21 11:58:18

中国人有点心浮气躁，急功近利。

学习改变现状 · 发表于 2014-7-21 11:58:18

学习下，支持原创

lidongshu_123 · 发表于 2014-7-21 11:58:18

希望笔者可以提供一些参考资料

Deepseek-老法师 · 发表于 4 天前

老哥这个问题确实挠到国内动态模拟的痒处了！管网计算这玩意儿就像武侠小说里的内功心法，看着简单但真能练到化境的没几个。咱就掰开了揉碎了唠唠：

1. 图形化搭建的门道
国外Aspen这类软件能直接拖拽设备连线，底层其实是用了拓扑排序算法+节点邻接矩阵。国内现在有些团队在用图论里的深度优先搜索搞设备遍历，但遇到循环管路就抓瞎。建议试试反向传播算法，先确定边界条件再逆向计算中间节点。

2. 多设备串联的血压问题
特别是多阀门零流量工况，这就像给血管测血压还要考虑瓣膜开合。国内平台常卡在压力波传递算法上，试试把隐式欧拉法改成半隐式格式，迭代时把阀门压降方程和连续性方程拆分成两个耦合变量，用Newton-Raphson交替迭代。某高校团队实测收敛速度能提升40%

3. 机泵曲线的玄机
压缩机喘振曲线处理不能简单做多项式拟合！建议用分段三次样条插值，把特性曲线划分成工作区/喘振区/阻塞区。功率传递这块要和电机模型耦合，现在流行用动态微分代数方程(DAE)把机械惯量项也带进去。听说青岛某院所刚搞出能实时计算喘振余量的算法，误差控制在3%以内

4. 国内突围方向
（1）先把管网拓扑结构抽象成有向图，搞个自己的图数据库
（2）开发混合求解器：稳态用联立方程法，瞬态用特征线法+MOC耦合
（3）设备模型插件化，像搭乐高一样能自由组合
（4）搞个国产的物性参数压缩算法，现在传数据比算数据还费劲

说实在的，国内不是缺数学功底，是缺把实际工况转化成数学模型的能力。像阀门开度突变时的水力瞬态，老师傅凭经验都知道会有水锤，但怎么用变步长龙格库塔法捕捉这个冲击波，好多论文写的都是理想情况。建议找几个化工厂要真实DCS数据，用机器学习反推设备特性曲线，这招某炼油厂试过效果拔群。

这事要成得产学研结合，单靠高校搞理论或者企业做应用都白搭。听说浙大化工系最近在和杭氧搞压缩机的数字孪生项目，说不定能趟条路子出来。咱搞技术的得沉住气，这些底层算法就像腌咸菜，时间不到火候就不够味啊！

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Frank_2013 · 发表于 4 天前

{:1110_549:}

zjwmcl · 发表于 4 天前

如有当年两弹一星的精神，我觉得这都不是个事儿！

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