探析管道网络拓扑模型分析计算与应用

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1、北京化工大学硕士学位论文管道网络拓扑模型分析计算与应用姓名：秦导申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王健红2001.5.15筻遵回络拓扑模型分析计算与应用摘要翟382558在化工装置动态仿真系统和电力装置仿真系统的开发研究与应用中，其管网模型与求解是整个系统的关键。流体网络系统结构复杂、变化多样。流体的压力和流量响应特性具有较强的非线性，若网络拓扑结构稍有不同，其网络特性便有可能有很大的差别，而且流体压力具有扰动双向传播、响应速度快的特点，导致流体网络系统数学模型中各个方程之间的耦合关系较强，给数学模型求解带来很大的困难。本文的研究运用邻接矩阵捕述化工流程中管

2、道网络拓扑结构，通过分析网络中串、并、分、汇四种基木拓扑特征来识别管网，得出流量压力计算的自动建模与求解算法。根据以上研究结果成功地研制出一套应用软件，有效地实现了多分支流体网络自动识别与求解，即模拟软件系统nj‘直接由流程图识别拓扑结构并自动建模与求解管路的流量压力。利用该软件，只需输入管道网络的邻接矩阵，即可自动产生流量压力分布计算的数学模型并进行实时动态求解。应用于天津石化预加氢装置和锦西化工厂的接技聚醚装置等多个动态流程模拟项目的实践、检验，证明了该算法的可靠性和实用性。关键词流体网络，邻接矩阵，自动建模，拓扑结构!!室些三奎兰竺±兰皇———————————

3、———————一ABSTRACTTopologyAnalysisCalculationandApplicationforFlowNetworkFlownetworkmodelandsolutionisanimportan,subjectinthefieldofchemicalprocesssimulationandelectricalpowersimulation．Thestructureofflownetworkiscomplicatedanditsflowanditspressureishighlynon—liner．Andthenetworkcharacter

4、isticISsensitivetotheTopologystructure．Theyleadtothedifficultyofauto—modelingandcalculatingforflowandpressure·Inthispaperthetopologystructureforflownetworkisdescribedasadjacencymatrix．Andthestrategytoidentifyflownetworkisstudiedinfoursorts—series，parallel，branchandmixin叵．Usingtheabover

5、esearch，thispaperputsforwardthealgorithmforauto—modelingandcalculatingforflowandpressure·Asetofapplicationsoftwarehasbeendevelopedsuccessfully．Afteradjacencymatrixofflownetworkisinputted，thesoftwarecanbeemployedtogeneratethemodelofflownetworkautomatically·Thesoftwareistestedwellinthema

6、nyprocesssimulationssuchasTianjingPetrochemistryCorp．processsimulationandJinxiChemicalFactoryprocesssimulation，andshowsitisreliableandpractical．Keywords：flownetwork；modeling；topologystructureadjacencymatrix；automaticallyII北京化工大学硕土论文第一章文献综述1．1系统工程的发展简史系统工程真正被人们接受还是从阿波罗登月计划开始的。虽然在此之前早就有了

7、系统工程的概念。早在二千多年前，埃及的金子塔、中国的都江堰水利工程已经运用了系统工程的某些概念。近代科学技术的发展，特别是计算机的出现和广泛应用，使系统工程在世界范围内迅速发展起来。第一次采用“系统工程”这一名词的是1940年在美国贝尔电话公司试验室工作的E．c．Molina和在丹麦哥本哈根电话公司工作的A．K．Erlang，他们在发展美国微波通信网络时，应用了系统工程的方法论。按照时间顺序把工作分为规划、研究、发展和通用工程等阶段，取得了良好的效果。系统工程的萌芽时期(1900-1956年)要追溯到本世纪初的F．W．Taylor系统。之后美国系统科学委员会的成