基于并行计算的天然气管道动态模型算法研究

2004年以来,随着西气东输工程的建成投产,我国天然气管道网络开始了大规模的建设。天然气管网不稳定流的动态仿真的研究,对节约天然气管网的维护费用有重要的作用。现在天然气管道网络的规模越来越大,传统的管道网络仿真模型,计算速度慢,造成了仿真速度的延迟。使工作人员无法利用仿真软件做出合理的决策。导致了工作人员对管网做出错误的操作,从而造成管道爆裂,漏气等事件的发生,造成了巨大的经济损失。为了加快天然气仿真系统的运行速度。本文具体的研究内容如下：首先深入的研究了现有的管道的流量分配模型。阐述了不同仿真模型的不同特点。分析了它们的优势与劣势。然后以树状管网为研究对象,以提高管道仿真系统的运行速度为目的。将并行计算应用到管道的计算之中,使仿真系统可以快速的对真实管道网络中出现的变化做出反应,准确的还原真实的情况。为了使现有的天然气管道的动态模型可以用于管道的并行计算,本文对原有的天然气动态仿真模型进行了两点改进。(1)对天然气管道流量分配的方式做出改进。把天然气管道网络划分成了互不影响的不同阶段,为管道并行计算打下基础。该分配方法打破了目前的方法只考虑单一的参数这一问题,综合的考虑了管道的直径,长度,节点的需求量,节点的压力等参数,使管网资源得到最大程度上的利用。(2)对管道动态仿真的模型做出改进。使管道的计算不再依靠前一条管道的计算结果,每一条管道可以相互独立计算。通过这两点的改进使整个管道网络可以实现并行的计算,提高管道网络的运行速度。最后,利用matlab软件对该仿真模型进行实现,并将其运行的结果与现有的仿真模型和西气东输中管道的真实测量数据进行对比,验证了其改进的合理性与高效性。