CN115809531A - 天然气管网的仿真模拟方法、系统、存储介质和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天然气管网技术领域，尤其涉及一种天然气管网的仿真模拟方法、系统、存储介质和电子设备。方法包括：建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型；接收用户为天然气管网模型施加的边界条件和初始条件，对施加有边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到天然气管网模型的运行数据，通过参数设定和修改图形界面能够更加方便地调整每个元件的具体参数，能够有效降低技术门槛，更加方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及天然气管网技术领域，尤其涉及一种天然气管网的仿真模拟方法、系统、存储介质和电子设备。
背景技术
随着城市化和现代化的发展，天然气管道的气源及用户数量不断增加，管道系统也日益大型化、复杂化，多个大型天然气管道的互联互通以及储气库、LNG站的加入，组成了更为复杂的天然气管网。对于大型现代天然气管道系统(如西气东输管道系统)，首先需明确输送介质在管道内的流动规律，保证其满足流动工艺要求，而要求更高的优化运行、决策支持、智能运行及智能调控，也必须满足管道系统的基本工艺流动要求。此外，管网仿真也是解决大型复杂管网系统最有用的工具之一，自管道系统规划设计阶段开始，就起着不可替代的作用，其内涵是描述和认识管网内的流动规律，以及如何通过计算机技术去模拟和量化管网内的流动状态及变化过程。但目前的天然气管道模拟仿真存在技术复杂、技术门槛高的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种天然气管网的仿真模拟方法、系统、存储介质和电子设备。
本发明的一种天然气管网的仿真模拟方法的技术方案如下：
建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；
接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型；
接收所述用户为所述天然气管网模型施加的边界条件和初始条件，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到所述天然气管网模型的运行数据。
本发明的一种天然气管网的仿真模拟方法的有益效果如下：
通过参数设定和修改图形界面能够更加方便地调整每个元件的具体参数，能够有效降低技术门槛，更加方便快捷。
在上述方案的基础上，本发明的一种天然气管网的仿真模拟方法还可以做如下改进。
进一步，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算之前，还包括：
判断所述边界条件和所述初始条件是否符合实际工程要求，得到第一判断结果；
对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，包括：
当所述第一判断结果为是时，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算。
进一步，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数之前，还包括：
判断所述拓扑结构是否正确，得到第二判断结果；
接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，包括：
当所述第二判断结果为是时，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数。
进一步，所述天然气管网模型的运行数据包括：天然气管网模型中的每个预设位置的压力随时间变化的数据、每个预设位置的流量随时间变化的数据以及沿线压力分布数据。
本发明的一种天然气管网的仿真模拟系统的技术方案如下：
包括建立模块、接收模块和计算模块，所述建立模块用于：建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；
所述接收模块用于：接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型，并接收所述用户为所述天然气管网模型施加的边界条件和初始条件；
所述计算模块用于：对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到所述天然气管网模型的运行数据。
本发明的一种天然气管网的仿真模拟系统的有益效果如下：
通过参数设定和修改图形界面能够更加方便地调整每个元件的具体参数，能够有效降低技术门槛，更加方便快捷。
在上述方案的基础上，本发明的一种天然气管网的仿真模拟系统还可以做如下改进。
进一步，还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于：判断所述边界条件和所述初始条件是否符合实际工程要求，得到判断结果；
所述计算模块具体用于：当所述判断结果为是时，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算。
进一步，还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于：判断所述拓扑结构是否正确，得到第二判断结果；
所述接收模块具体用于：
当所述第二判断结果为是时，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数。
进一步，所述天然气管网模型的运行数据包括：天然气管网模型中的每个预设位置的压力随时间变化的数据、每个预设位置的流量随时间变化的数据以及沿线压力分布数据。
本发明的一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述任一项所述的一种天然气管网的仿真模拟方法。
本发明的一种电子设备，包括处理器和上述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。
附图说明
图1为本发明实施例的一种天然气管网的仿真模拟方法的流程示意图；
图2为拓扑结构的示意图；
图3为本发明实施例的一种天然气管网的仿真模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种天然气管网的仿真模拟方法，包括如下步骤：
S1、建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；
其中，拓扑结构用于表征天然气管网的各元件、站场和阀室之间连接关系，拓扑结构具体可为树枝状，也可以包含环路，大型的拓扑结构的可能具有成百上千个图元，每个图元对应一个元件、站场或阀室，如图2所示，图元Q1～Q14分别表示一个元件。
其中，天然气管网中的元件包括：输送管道、阀门、截断阀、压缩机等等。
S2、接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型；
以输送管道为例进行说明，输送管道的具体参数包括：
1)管径：一般指外径，OD；
2)长度：指管道的实际长度或水平距离，LEN；
3)壁厚：WT；
4)高程、里程数据：特指有设备存在的位置，如阀、压缩机、压力计或流量计等；
5)最大允许操作压力(MAOP)和/或最小允许操作压力(LAOP)；
6)杨氏模量：Young‘s Modulus；
7)摩阻计算方法：Friction loss method；
8)管壁粗糙度：RUF/F；
再例如，截断阀的截断阀具体参数包括：阀的开关曲线(Open/Close curves)等等。
其中，每个元件的具体参数根据实际情况设置，在此不做赘述。
其中，每类元件的参数设定和修改图形界面的具体设计可根据实际情况进行设置和调整，在此不做赘述。
S3、接收所述用户为所述天然气管网模型施加的边界条件和初始条件，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到所述天然气管网模型的运行数据。
其中，初始条件指：元件在建模时给定一个默认值，在用户不设置的情况下不会超过边界条件使得仿真系统可以正常运行。初始工况一般以某一时期的实际工况作为仿真模拟的初值，但不包括启输工况(启输工况的初始工况为光管)；
其中，边界条件指：全局参数与元件参数的定义域范围，如最低承压和最大承压、阀门开度系数值范围等等。
本发明通过参数设定和修改图形界面能够更加方便地调整每个元件的具体参数，能够有效降低技术门槛，更加方便快捷。
可选地，在上述技术方案中，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算之前，还包括：
判断所述边界条件和所述初始条件是否符合实际工程要求，得到第一判断结果；
其中，实际工程要求指：不同管道最低承压值、最大承压值等要求不同，建模时应根据实际管道的具体工程要求设定相关参数值如最低承压值、最大承压值等，也可根据实际情况设置实际工程要求。
对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，包括：
当所述第一判断结果为是时，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算。
可选地，在上述技术方案中，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数之前，还包括：
判断所述拓扑结构是否正确，得到第二判断结果；
接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，包括：
当所述第二判断结果为是时，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数。
可选地，在上述技术方案中，天然气管网模型的运行数据包括：天然气管网模型中的每个预设位置的压力随时间变化的数据、每个预设位置的流量随时间变化的数据以及沿线压力分布数据。预设位置可根据实际情况设置，在此不做赘述。
在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本申请给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
如图3所示，本发明实施例的一种天然气管网的仿真模拟系统200，包括建立模块210、接收模块220和计算模块230；
建立模块210用于：建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；
接收模块220用于：接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型，并接收所述用户为所述天然气管网模型施加的边界条件和初始条件；
计算模块230用于：对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到所述天然气管网模型的运行数据。
本发明通过参数设定和修改图形界面能够更加方便地调整每个元件的具体参数，能够有效降低技术门槛，更加方便快捷。
可选地，在上述技术方案中，还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于：判断所述边界条件和所述初始条件是否符合实际工程要求，得到判断结果；
所述计算模块230具体用于：当所述判断结果为是时，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算。
可选地，在上述技术方案中，还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于：判断所述拓扑结构是否正确，得到第二判断结果；
所述接收模块220具体用于：
当所述第二判断结果为是时，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数。
可选地，在上述技术方案中，天然气管网模型的运行数据包括：天然气管网模型中的每个预设位置的压力随时间变化的数据、每个预设位置的流量随时间变化的数据以及沿线压力分布数据。
上述关于本发明的一种天然气管网的仿真模拟系统200中的各参数和各个单元模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种天然气管网的仿真模拟方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
本发明的一种存储介质，存储介质中存储有指令，当计算机读取指令时，使计算机执行上述任一项天然气管网的仿真模拟方法。
本发明的一种电子设备，包括处理器和上述的存储介质，处理器执行存储介质中的指令。其中，电子设备可以选用电脑、手机等。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。
因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种天然气管网的仿真模拟方法，其特征在于，包括：
建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；
接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型；
接收所述用户为所述天然气管网模型施加的边界条件和初始条件，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到所述天然气管网模型的运行数据。
2.根据权利要求1所述的一种天然气管网的仿真模拟方法，其特征在于，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算之前，还包括：
判断所述边界条件和所述初始条件是否符合实际工程要求，得到第一判断结果；
对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，包括：
当所述第一判断结果为是时，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算。
3.根据权利要求1所述的一种天然气管网的仿真模拟方法，其特征在于，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数之前，还包括：
判断所述拓扑结构是否正确，得到第二判断结果；
接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，包括：
当所述第二判断结果为是时，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种天然气管网的仿真模拟方法，其特征在于，所述天然气管网模型的运行数据包括：天然气管网模型中的每个预设位置的压力随时间变化的数据、每个预设位置的流量随时间变化的数据以及沿线压力分布数据。
5.一种天然气管网的仿真模拟系统，其特征在于，包括建立模块、接收模块和计算模块，所述建立模块用于：建立天然气管网对应的拓扑结构，以及建立天然气管网的每类元件的参数设定和修改图形界面；
所述接收模块用于：接收用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数，得到天然气管网模型，并接收所述用户为所述天然气管网模型施加的边界条件和初始条件；
所述计算模块用于：对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算，得到所述天然气管网模型的运行数据。
6.根据权利要求5所述的一种天然气管网的仿真模拟系统，其特征在于，还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于：判断所述边界条件和所述初始条件是否符合实际工程要求，得到判断结果；
所述计算模块具体用于：当所述判断结果为是时，对施加有所述边界条件和初始条件天然气管网模型进行计算。
7.根据权利要求5所述的一种天然气管网的仿真模拟方法，其特征在于，还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于：判断所述拓扑结构是否正确，得到第二判断结果；
所述接收模块具体用于：
当所述第二判断结果为是时，接收所述用户通过每类元件的参数设定和修改图形界面所设置的所述拓扑结构中每个元件的具体参数。
8.根据权利要求5至7任一项所述的一种天然气管网的仿真模拟系统，其特征在于，所述天然气管网模型的运行数据包括：天然气管网模型中的每个预设位置的压力随时间变化的数据、每个预设位置的流量随时间变化的数据以及沿线压力分布数据。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至4中任一项所述的一种天然气管网的仿真模拟方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和权利要求9所述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211564537.1A CN115809531A (zh) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 天然气管网的仿真模拟方法、系统、存储介质和电子设备 |
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| CN115809531A true CN115809531A (zh) | 2023-03-17 |
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| CN (1) | CN115809531A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117313430A (zh) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 上海叁零肆零科技有限公司 | 燃气管网瞬态仿真启停和回溯的方法、系统、设备及芯片 |
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2022
- 2022-12-07 CN CN202211564537.1A patent/CN115809531A/zh active Pending
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| CN117313430A (zh) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 上海叁零肆零科技有限公司 | 燃气管网瞬态仿真启停和回溯的方法、系统、设备及芯片 |
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