环状管网水力计算与水力工况分析.ppt

第8章 环状管网水力计算与水力工况分析 主要内容 管网图及其矩阵表示 恒定流管网特性方程组及求解方法 环状管网的水力计算 环状管网的水力工况分析与调节 参考规范： 《城市热力管网设计规范》CJJ34－2010 8.1 管网图及其矩阵表示 支配流体输配管网的基本规律： （1）质量平衡。节点处流量平衡。 （2）能量平衡。环路中动力与阻力平衡。 水力计算（管网设计）时，已知用户的流量需求和管网布置，要求通过合理选择管径、动力，使管网在设计流量下满足这两个基本规律。 水力工况分析时：利用这两个基本规律，在已知管网布置、管径、动力设备性能的条件下，求各管段、各用户的流量、阻力、管网的压力分布等，核心任务是求解流量分布。 8.1 管网图及其矩阵表示 沿线流量qL ：沿管道流出供给用户（或从用户排入）的流量，又称途泄流量。 转输流量：通过该管段输送到下游管段的流量。 比流量qs：均匀折算到单位管长的沿线流量。 8.1 管网图及其矩阵表示 节点：各管段的端点 节点流量：从节点处流入或流出的流量。 沿线流量转移到管段终点的折算系数为a，则沿线流量转化为节点流量： 起点：沿线流量乘以（1-a）； 终点:沿线流量乘以a。 对于燃气，a＝0.55 8.1 管网图及其矩阵表示 集中流量按用气点到前后节点距离的反比例折算到节点上。 管网中节点流量包括： 位于节点位置处的集中流量； 与节点相连各个管段的集中流量折算到该节点的流量； 与节点相连各个管段的沿线流量折算到该节点的流量； 节点流量流入为正，流出为负。 8.1 管网图及其矩阵表示 例8.1（沿线流量为0.4m3/h?户 ） 8.1 管网图及其矩阵表示 8.1 管网图及其矩阵表示 8.1 管网图及其矩阵表示 8.1 管网图及其矩阵表示 图论基本概念 节点：各管段的交汇点 分支：各交汇点的管段 图：节点和分支的集合，G=(V,E,Φ)，V为所有节点的集合，E为所有分支的集合； Φ为E到V的有序对构成的集合。 有向图：由有向分支和节点构成的管网图。 8.1 管网图及其矩阵表示 8.1 管网图及其矩阵表示 8.1 管网图及其矩阵表示 关联：有向分支ei的两个端点vj-1和vj，且vj-1为分支的起点， vj为分支的终点，称分支ei和节点vj-1、vj关联。如分支e7和节点v2、v5关联 链：由节点—分支—节点……分支—节点构成的序列，且与任一分支相邻的两节点为该分支的端点。 基本链：链中除起点和终点外，所包括节点各不相同。 回路：闭合的链。 基本回路：闭合的基本链。 8.1 管网图及其矩阵表示 通路：链中各分支方向一致，即前一分支的末点为后继分支的起点。 基本通路：通路中所包含的节点各不相同。 有向赋权图：在有向连通图中，将分支或节点的有关水力属性作为“权”值，赋给各分支或节点后的管网图。 树：连通图中不包括任何回路。 任意两节点由惟一的一条基本链连接。 树中不相连两节点间加上一条边，恰好得一回路。 节点数为J，分支数为L ，则L=J-1. 8.1 管网图及其矩阵表示 生成树：包含全部节点和连接各节点的分支，但不包含任何一条回路。 最小树：树上各分支赋权值之和最小的树。 生成树以外的枝构成余树，余树中分支为余枝，对于J节点N分支的管网，生成树有J-1个树枝，余树有N-J+1个余枝。 8.1 管网图及其矩阵表示 生成树：包含全部节点和连接各节点的分支，但不包含任何一条回路。 8.1 管网图及其矩阵表示 总结： 链中除起点和终点外，所有节点不相同，称为基本链。 闭合的链为回路，闭合的基本链为基本回路。 链中各分支方向一致为通路，通路中节点各不相同为基本通路。 连通图中不含回路称为树，树中分支为树枝。 包含全部节点和连接各节点的分支，不含任何回路称为生成树。 生成树以外的枝构成余树，余树中分支为余枝。 8.1 管网图及其矩阵表示 管网图的矩阵表示 1、关联矩阵和基本关联矩阵 为表示节点与分支的关系，引入关联矩阵。 管网图有J个节点，N个分支，则分支和节的关系用JXN阶矩阵B(G)=(bij) JXN表示: 8.1 管网图及其矩阵表示 关联矩阵中，每行为一节点，每列为一分支，每列总有一个数为1,一个数为-1,其余为0. B(G)中任意J-1行线性无关，矩阵的秩为J-1. 从关联矩阵中除去节点k所对应的一行，对应的矩阵称为基本关联矩阵Bk(G)。反映节点与分支的关系，可得到与节点相关联各分支上流量与节点流量的关系。 8.1 管网图及其矩阵表示 从关联矩阵中除去节点k所对应的一行，对应的矩阵称为基本关联矩阵Bk(G)。 8.1 管网图及其矩阵表示 2、基本回路矩阵和独立回路矩阵 为确定各基本回路及与分支的关系，引入基本回路矩阵。 若分支ej∈基本回路Cj，且ej方向与Cj方向一致，则称ej在Cj中顺向，否则称为