学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

成品油管道顺序输送数值分析与模拟软件开发

作　者: 张青松
导　师: 赵会军
学　校: 江苏工业学院
专　业: 油气储运
关键词: 顺序输送水力瞬变数值计算模拟软件 PHOENICS
分类号: TE832
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 289次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

为保证管道经济安全地运行,从设计到运行管理的每个环节,必须深入全面地掌握成品油管道工况的变化规律。开发研制出管道动态仿真模拟软件,需准确的数学模型与算法,在此基础上,本文进行了成品油管道顺序输送过程的理论分析、数值计算与动态模拟软件的开发研究。在深入研究和分析混油段的混油特性和水力特性时,油品物性参数的准确预测很重要。利用人工神经网络强大的非线性映射能力,建立了人工神经网络混油粘度预测模型,该模型能够预测各种因素非线性影响和不同混油浓度下的混油粘度,与传统经验公式相比,该方法具有误差小,并能够同时考虑温度变化等因素的影响;针对一维混油理论很难解释混油的形成、发展及截面速度分布对混油影响的问题,采用二维混油理论——对流占优扩散方程,并利用时间分裂法将其分为纯对流方程和纯扩散方程,借助于特征线法求解纯对流方程,对于纯扩散方程再次使用时间分裂法将五对角形格式转化为三对角形格式,采用追赶法进行求解,避免了数值扩散,计算速度较快;以Navier-Stokes方程、质量输运方程为基础,从动量质量耦合问题着手,采用κ-ε紊流模式理论,建立了一个比较有效的顺序输送混油新的数学模型,并利用PHOENICS软件进行管内顺序输送特殊工况下的混油数值模拟,计算结果清晰地反映出管内两种油品交界面处的对流扩散传质现象。并重点分析了竖直管道内油品的输送次序对混油的影响,停输、直角弯管、盲支管对混油浓度的影响;对传统的分析顺序输送管流的水力瞬变的特征线法进行了改进,提出了新的计算公式,并对边界条件也作了相应的处理,实现了对顺序输送水力瞬变全过程的模拟,计算结果可靠;根据连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程,推导了考虑摩擦生热的热力瞬变方程,提出了处理含有速度v三次方项的特征线方程的计算方法,联立水力瞬变方程和混油对流扩散方程,给出了分析介质顺序输送管流耦合的热力-水力-混油模型,并建立了相应的特征线算法。数值试验表明,该法具有较高的精度。在上述研究的基础上,本文使用Visual Basic语言开发了一套能够模拟出管道水力瞬变过程和混油状况的动态模拟软件。发生水击时能够显示各站的进出站压力、沿线的压力与温度分布、各站的流量以及各混油界面随时间的变化情况。并能够模拟出混油的状况,包括各混油段随时间的变化情况、末站的混油量等。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 前言  9-15
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 成品油管道输送发展概况  10-11
    1.2.1 国外成品油管道输送发展概况  10-11
    1.2.2 国内成品油管道输送发展概况  11
  1.3 世界成品油管道发展趋势  11-12
  1.4 输油管道动态模拟进展  12-13
  1.5 现有混油量计算方法  13-14
  1.6 论文所研究的内容  14-15
2 人工神经网络混油粘度预测模型  15-21
  2.1 概述  15
  2.2 BP 神经网络原理  15-17
  2.3 神经网络预测模型  17
  2.4 计算实例  17-20
  2.5 本章结论  20-21
3 二维混油理论数值分析  21-28
  3.1 概述  21
  3.2 混油模型  21-23
    3.2.1 基本假设  21
    3.2.2 基本方程  21-22
    3.2.3 管内速度分布与扩散系数  22-23
  3.3 数值求解  23-25
    3.3.1 特征线法  24
    3.3.2 差分分析法  24-25
  3.4 边界条件处理  25-26
  3.5 算例分析  26-27
  3.6 本章结论  27-28
4 基于 PHOENICS 顺序输送特殊工况下混油特性研究  28-47
  4.1 混油机理  28-29
  4.2 顺序输送混油模型  29-33
    4.2.1 控制方程组  29-30
    4.2.2 紊流模型  30-31
    4.2.3 壁面函数法  31-32
    4.2.4 初始条件与边界条件  32-33
    4.2.5 物性参数的设置  33
  4.3 PHOENICS 介绍  33-37
    4.3.1 PHOENICS 程序简介  33-34
    4.3.2 基本算法  34-37
  4.4 算例分析  37-46
    4.4.1 竖直管道内油品顺序次序对混油的影响  37-40
    4.4.2 停输对顺序输送混油影响  40-42
    4.4.3 直角弯管对混油影响  42-44
    4.4.4 盲肠支管对混油的影响  44-46
  4.5 本章结论  46-47
5 成品油顺序输送水力瞬变分析  47-62
  5.1 概述  47-49
    5.1.1 成品油顺序输送过程的非稳定性  47
    5.1.2 顺序输送水力特点  47-48
    5.1.3 成品油顺序输送水力瞬变分析的必要性  48-49
  5.2 改进的特征线法  49-52
    5.2.1 特征线方程  49-50
    5.2.2 两步法 MOC 求解格式  50-52
  5.3 数值计算几点说明  52-54
    5.3.1 预报—校正分析方法  52
    5.3.2 密度计算  52
    5.3.3 混合油品水击波速  52-53
    5.3.4 平均时步及结点修正因数  53-54
  5.4 边界条件  54-59
    5.4.1 边界条件分析的必要性  54
    5.4.2 几种复杂的边界条件  54-59
  5.5 顺序输送水力瞬变计算程序框图  59-61
  5.6 本章结论  61-62
6 顺序输送热力—水力—混油耦合分析  62-76
  6.1 稳态温升分析  62-65
    6.1.1 站内温升  62-63
    6.1.2 节流温升  63-64
    6.1.3 站间油品温升  64-65
  6.2 热力瞬变过程  65-68
    6.2.1 基本假设  65
    6.2.2 方程推导  65-68
  6.3 热力-水力-混油耦合模型  68-71
    6.3.1 建立耦合模型  68-69
    6.3.2 耦合模型求解  69-71
  6.4 温度对物性参数的影响  71
    6.4.1 温度对密度的影响  71
    6.4.2 温度对粘度的影响  71
  6.5 热力-水力-混油耦合模型计算程序框图  71-75
  6.6 本章结论  75-76
7 顺序输送动态模拟软件开发  76-89
  7.1 VB6.0 开发平台简介  76-77
  7.2 软件可视化界面制作  77-80
    7.2.1 软件要完成的模拟功能  77
    7.2.2 软件界面  77-80
  7.3 算例分析  80-88
    7.3.1 水力瞬变分析  80-83
    7.3.2 热力-水力-混油耦合分析  83-88
  7.4 本章结论  88-89
8 结论  89-91
参考文献  91-95
攻读学位期间的研究成果  95-97
致谢  97

成品油管道顺序输送数值分析与模拟软件开发

内容摘要

全文目录

相似论文