CN112380640A - 潮流模型试验水泵组合选择方法 - Google Patents

潮流模型试验水泵组合选择方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种潮流模型试验水泵组合选择方法，包括S1获取模拟区域的边界设定区域所有水泵的额定流量；S2对水泵由小至大排序；S3计算水泵由小至大的累加流量；S4计算Qj＜Q需＜Qj+1中j；S5、判断j是否大于1；S6、若j≤1时，记录序号j，进入步骤S12；S7、若j＞1，判断Q需‑Qj是否小于等于q1，若Q需‑Qj≤q1，进入步骤S8，若Q需‑Qj＞q1，进入步骤S9；S8、记录序号2～j，进入步骤S12；S9、记录序号j+1；S10、判断Q需‑qj+1是否小于等于q1，若小于等于，进入步骤S12，否则进入步骤S11；S11、令Q需′＝Q需‑qj+1，将Q需′作为新的Q需，进入步骤S4，直至进入S12为止；S12、所记录的序号只有0或1时，序号为1的水泵为所需水泵组合；所记录序号为其他组合时，所有已记录序号加上序号为1的水泵构成所需水泵组合。

Description

潮流模型试验水泵组合选择方法
技术领域
本发明涉及潮流模型中的水泵控制方法，具体涉及一种潮流模型试验水泵组合选择方法。
背景技术
现有的潮流模型一般包括模拟海域和模拟海岸两部分构成，其包括一个模拟海岸边界和三个模拟海域边界，潮流模型进行试验时，主要通过三个模拟海域边界上的水泵开关的控制和组合生成潮流。
在采用潮流模型进行潮流模拟时，进入潮流模型的流量大于流出模型的流量，即所有边界入流大于出流，则模型内的水量是增加的，相应的水位是处于增加状态，用以模拟涨潮；相反出流大于入流则为落潮。
在潮流模型中，不同边界的水流流量是根据实际潮流和模型比尺确定，由于单个水泵的流量有限，往往需要配备多对水泵。由于每个边界水泵数量较多，且存在着多个大小不同的水泵，达到同一个流量的水泵组合可以有很多种。目前常采用的方法是通过人为设置一些限制条件，在有多个水泵组合时选择合适的组合达到所需流量。
而对于人为设置的限制条件，若设置恰当，就可以快速组合达到所需流量；当限制条件添加不当时容易引起水泵频繁开关，加大了阶梯状流量的不稳定性，其中较大水泵开关更容易引起系统流量的突变。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的潮流模型试验水泵组合选择方法减少了由于频繁开关水泵而造成的流量突变。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种潮流模型试验水泵组合选择方法，其包括以下步骤：
S1、获取模拟区域的边界设定区域所有水泵的额定流量，所述水泵为进水泵或出水泵；
S2、按照额定流量对水泵由小至大进行排序：
q1≤q2…qi…≤qn-1≤qn；
其中，qi为第i个水泵的额定流量，n为设定区域内水泵的总数量，1≤i≤n；
S3、按照水泵由小至大的顺序，计算水泵由小至大的累加流量：
Q0＝0；
Figure BDA0002740416980000021
Q1≤Q2…Qj…≤Qn-1≤Qn
其中，Qj为前j个水泵的累加流量，当j＝0时，Q0＝0，其余j和i取值为：1≤j≤n，1≤i≤j；
S4、根据设定区域需提供的所需流量Q需，计算Qj＜Q需＜Qj+1中j的取值；
S5、判断j的取值是否大于1；
S6、若j≤1时，则记录序号j，并进入步骤S12；
S7、若j＞1，则判断Q需-Qj是否小于等于q1，若Q需-Qj≤q1，则进入步骤S8，若Q需-Qj＞q1，则进入步骤S9；
S8、记录序号为2～j，并进入步骤S12；
S9、记录序号为j+1；
S10、判断Q需-qj+1是否小于等于q1，若小于等于，则进入步骤S12，否则进入步骤S11；
S11、令Q需′＝Q需-qj+1，并将Q需′作为新的Q需，进入步骤S4，直至进入S12为止；
S12、所记录的序号只有0或1时，序号为1的水泵为所需水泵组合；所记录序号为其他组合时，所有已记录序号加上序号为1的水泵构成所需水泵组合。
进一步地，所述潮流模型包括模拟区域和水库，所述水库位于模拟区域外部，并包围整个模拟区域；所述模拟区域包括模拟海域和模拟海岸，模型区域共有ABCD四个边界；
其中，D边界为模拟海岸边界，ABC三个边界为开边界，为模拟海域边界；ABC三个海域边界均被划分为若干区域块，每个区域块内布置有若干对额定功率不完全相同的水泵，同一区域块中的进水泵和出水泵不同时工作。
进一步地，每个区域块内布置有8对水泵，且每对水泵由一个进水泵和出水泵组成。
本发明的有益效果为：由于较大水泵开关容易引起较大的流量跳跃，本发明在选择组合泵的时候优先选择较小的水泵，只有当较小的水泵全部打开也不满足流量要求时，选择打开数值上与其最接近的较大一级的水泵，再和小泵进行组合达到所需流量，通过这种方式可以选择性的选取大额定流量的水泵。
另外，通过本方案的选择方式，对某一级流量而言得到的水泵组合是唯一的，可以避免由于大泵频繁开关造成的流量不稳定现象，保证了系统的稳定性；同时本发明所提供的方法由判断和循环组成，可通过简单的计算机循环和判断代码实现。
附图说明
图1为潮流模型试验水泵组合选择方法一个实施例的流程图。
图2为本方案的方法的潮流模型一个实施例的模型图。
图3为图2中的潮流模型的边界分成多个区域块的示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了潮流模型试验水泵组合选择方法一个实施例的流程图；如图1所示，该方法S包括步骤S1至步骤S12。
在步骤S1中，获取模拟区域的边界设定区域所有水泵的额定流量，水泵为进水泵或出水泵。
如图2和图3所示，实施时，本方案优选所述潮流模型包括模拟区域和水库，所述水库位于模拟区域外部，并包围整个模拟区域；模拟区域包括模拟海域和模拟海岸，模型区域共有ABCD四个边界。
图2中最外围的实线与次外围的实线形成的区域为水库，中间ABCD四个边界围成的区域为模拟海域，D边界与局部次外围的实线形成的区域为模拟海岸；图中ABC三个边界上的圆圈代表进水泵和出水泵。
其中，D边界为模拟海岸边界，ABC三个边界为开边界，为模拟海域边界；ABC三个海域边界均被划分为若干区域块，图3中的字母加下标代表区域块，每个区域块内布置有若干对额定功率不完全相同的水泵，每对水泵包括一个进水泵和一个出水泵，每条边界被划分的区域块个数可以不相同，同一区域块中的进水泵和出水泵不同时工作。
以图2为例，当C边界所有水泵抽水方向均为由水库至模型海域里面，A边界所有水泵均为由海域模型至水库抽水，B边界水泵关闭，则会在模型中形成由C边界向A边界流动的水流；相反，当C边界所有水泵抽水方向均为由模型至水库抽水，A边界所有水泵均为由水库至模型抽水，B边界水泵同样保持关闭，则会在模型中形成由A边界向C边界流动的水流。
当进入模型的流量大于流出模型的流量，即所有边界入流大于出流，则模型内的水量是增加的，相应的水位是处于增加状态，用以模拟涨潮；相反出流大于入流则为落潮。
在步骤S2中，按照额定流量对水泵由小至大进行排序：
q1≤q2…qi…≤qn-1≤qn；
其中，qi为第i个水泵的额定流量，n为设定区域内水泵的总数量，1≤i≤n；
在步骤S3中，按照水泵由小至大的顺序，计算水泵由小至大的累加流量：
Q0＝0；
Figure BDA0002740416980000051
Q1≤Q2…Qj…≤Qn-1≤Qn
其中，Qj为前j个水泵的累加流量，0≤j≤n，当j＝0时，Q0＝0；
在步骤S4中，根据设定区域需提供的所需流量Q需，计算Qj＜Q需＜Qj+1中j的取值；其中所需流量应大于等于序号为1的水泵的额定流量q1，小于等于所有水泵的累加额定流量之和Qn。
在步骤S5中，判断j的取值是否大于1；
在步骤S6中，若j≤1时，则记录序号j，并进入步骤S12；
在步骤S7中，若j＞1，则判断Q需-Qj是否小于等于q1，若Q需-Qj≤q1，则进入步骤S8，若Q需-Qj＞q1，则进入步骤S9；
在步骤S8中，记录序号为2～j，并进入步骤S12；
在步骤S9中，记录序号为j+1；
在步骤S10中，判断Q需-qj+1是否小于等于q1，若小于等于，则进入步骤S12，否则进入步骤S11；
在步骤S11中，令Q需′＝Q需-qj+1，并将Q需′作为新的Q需，进入步骤S4，直至进入S12为止；
在步骤S12中，所记录的序号只有0或1时，序号为1的水泵为所需水泵组合；所记录序号为其他组合时，所有已记录序号加上序号为1的水泵构成所需水泵组合。
下面以三个具体的实例对本方案的水泵选择方法进行详细说明：
假设某个区域块中内布置了8对水泵，每对水泵由一个进水泵和出水泵组成，8个进水泵分别为65型2个，32型2个，15型2个，10型2个，数值代表额定流量，单位m3/h。
首先根据额定流量对8个水泵由小至大进行排序，即q1～q8依次为10，10，15，15，32，32，65，65；按照水泵由小至大的顺序，计算水泵由小至大的累加流量，Q0～Q8依次为：0，10，20，35，50，82，114，179，244；所需流量应在0和244之间。
实例一：假设所需提供的流量为83，将所需流量Q需＝83与累加流量Qj相比，Q5＝82<83<Q6＝114，则可以得到此时的j＝5；所需流量减去第5项Q5，即Q需-Q5＝83-82＝1，小于最小可调节流量q1＝10，则记录2～j即5、4、3、2序号水泵，进入S12步骤，采用所有已记录的所有水泵(5、4、3、2)加上序号为1的水泵构成所需打开的水泵组合，即，最后得到所需泵的组合为5，4，3，2，1共5个，此5个流量总计＝32+15+15+10+10＝82，接近所需流量83。
实例二：假设所需提供的流量为93，将所需流量与累加流量相比，Q5＝82<93<Q6＝114，则可以得到此时的j＝5；所需流量减去第5项Q5，即Q需-Q5＝93-82＝11，大于最小可调节流量q1＝10，则记录j+1即6序号水泵，判断Q需-q6＝93-32＝61，大于q1，则Q需′＝Q需-qj+1，即新的Q需＝61，则采用新所需流量61更新所需流量。
采用所需流量61重复S4步骤，继续进行水泵的选择，与累加流量相比，Q4＝50<61<Q5＝82，则可以得到此时的j＝4；所需流量61-Q第4项50＝11，大于最小可调节流量10，继续下一步，记录序号为j+1的水泵，即额定功率为32的5号水泵；所需流量61减去qj+1即第5个水泵的额定功率，61-32＝29，得到新的所需流量，新所需流量29大于最小可调节流量10，则采用新所需流量29更新所需流量。
采用所需流量29重复S4步骤，继续进行水泵的选择，与累加流量相比，
Q2＝20<29<Q3＝35，则可以得到此时的j＝2；所需流量29-第2项20＝9，小于最小可调节流量10，则记录2～j即第2序号水泵，进入S12步骤，采用所有已记录的所有水泵(6、5、2)加上序号为1的水泵构成所需打开的水泵组合，即，最后得到所需泵的组合为6，5，2，1共4个，此4个流量总计＝32+32+10+10＝84，接近所需流量93。
实例三：假设设定区域需提供的所需流量为200，将所需流量与累加流量相比，Q7＝179<200<Q8＝244，则可以得到此时的j＝7；所需流量减去第7项Q7，即Q需-Q7＝200-179＝21，大于最小可调节流量10，继续下一步，记录序号为j+1的水泵，即q8，额定功率为65的8号水泵；将所需流量200减去序号8的水泵的额定流量，Q需′＝Q需-qj+1，即200-65＝135，得到新的所需流量135，新所需流量135大于最小可调节流量10，则采用新所需流量135更新所需流量。
采用所需流量135重复S4步骤，继续进行水泵的选择，与累加流量相比，Q6＝114<135<Q7＝179，则可以得到此时的j＝6；所需流量135-第6项114＝21，大于最小可调节流量10，继续下一步，记录序号为j+1的水泵，即额定功率为65的7号水泵；所需流量135减去第7个水泵的额定功率，即135-65＝70，得到新的所需流量，新所需流量70大于最小可调节流量10，则采用新所需流量70更新所需流量。
采用所需流量70重复S4步骤，继续进行水泵的选择，与累加流量相比，
Q4＝50<70<Q5＝82，则可以得到此时的j＝4；所需流量70-第4项50＝20，大于最小可调节流量10，继续下一步，记录序号为j+1的水泵，即额定功率为32的5号水泵；所需流量70减去第5个水泵的额定功率，即70-32＝38，得到新的所需流量，新所需流量38大于最小可调节流量10，则采用新所需流量38更新所需流量。
采用所需流量38继续进行水泵的选择，与累加流量相比，第3项35<38<第4项50，则可以得到此时的j＝3，所需流量38-第3项35＝5，小于最小可调节流量10，则记录序号为2～j的水泵，即额定功率为10的2号水泵和额定功率为15的3号水泵，进入S12步骤。
采用所有已记录的所有水泵(8、7、5、3、2)加上序号为1的水泵构成所需打开的水泵组合，即，最后得到所需泵的组合为8，7，5，3，2，1共6个，此6个流量总计＝65+65+32+15+10+10＝197，接近所需流量200。
综上所述，本方案可根据不同时刻的流量需求与区域块内的水泵配置，快速、高效地选择特定水泵达到所需流量，在可能的情况下优先选择较小水泵，最大限度的减少了由于频繁开关泵而造成的流量突变。本方案由简单的判断和循环流程组成，可通过计算机编码执行。

Claims (3)

1.潮流模型试验水泵组合选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取模拟区域的边界设定区域所有水泵的额定流量，所述水泵为进水泵或出水泵；
S2、按照额定流量对水泵由小至大进行排序：
q1≤q2…qi…≤qn-1≤qn；
其中，qi为第i个水泵的额定流量，n为设定区域内水泵的总数量，1≤i≤n；
S3、按照水泵由小至大的顺序，计算水泵由小至大的累加流量：
Q0＝0；
Figure FDA0002740416970000011
Q1≤Q2…Qj…≤Qn-1≤Qn
其中，Qj为前j个水泵的累加流量，当j＝0时，Q0＝0，其余j和i取值为：1≤j≤n，1≤i≤j；
S4、根据设定区域需提供的所需流量Q需，计算Qj＜Q需＜Qj+1中j的取值；
S5、判断j的取值是否大于1；
S6、若j≤1时，则记录序号j，并进入步骤S12；
S7、若j＞1，则判断Q需-Qj是否小于等于q1，若Q需-Qj≤q1，则进入步骤S8，若Q需-Qj＞q1，则进入步骤S9；
S8、记录序号为2～j，并进入步骤S12；
S9、记录序号为j+1；
S10、判断Q需-qj+1是否小于等于q1，若小于等于，则进入步骤S12，否则进入步骤S11；
S11、令Q需′＝Q需-qj+1，并将Q需′作为新的Q需，进入步骤S4，直至进入S12为止；
S12、所记录的序号只有0或1时，序号为1的水泵为所需水泵组合；所记录序号为其他组合时，所有已记录序号加上序号为1的水泵构成所需水泵组合。
2.根据权利要求1所述的潮流模型试验水泵组合选择方法，其特征在于，所述潮流模型包括模拟区域和水库，所述水库位于模拟区域外部，并包围整个模拟区域；所述模拟区域包括模拟海域和模拟海岸，模型区域共有ABCD四个边界；
其中，D边界为模拟海岸边界，ABC三个边界为开边界，为模拟海域边界；ABC三个海域边界均被划分为若干区域块，每个区域块内布置有若干对额定功率不完全相同的水泵，每对水泵包括一个进水泵和一个出水泵，同一区域块中的进水泵和出水泵不同时工作。
3.根据权利要求2所述的潮流模型试验水泵组合选择方法，其特征在于，每个区域块内布置有8对水泵，且每对水泵由一个进水泵和出水泵组成。
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