目錄
序
前言
第1章 原油管道水熱力過程數(shù)學(xué)模型與離散求解方法 1
1.1 研究概況 1
1.1.1 正常輸送過程 1
1.1.2 停輸過程 2
1.1.3 再啟動過程 2
1.1.4 雙管并行敷設(shè)輸送過程 4
1.1.5 凍土地區(qū)管道輸送過程 4
1.2 數(shù)學(xué)模型 5
1.2.1 正常輸送過程 5
1.2.2 停輸過程 11
1.2.3 再啟動過程 13
1.2.4 雙管并行敷設(shè)輸送過程 15
1.2.5 凍土地區(qū)管道輸送過程 16
1.3 離散求解方法 18
1.3.1 正常輸送過程 18
1.3.2 停輸過程 25
1.3.3 再啟動過程 25
1.3.4 雙管并行敷設(shè)輸送過程 28
1.3.5 凍土地區(qū)管道輸送過程 28
1.4 小結(jié) 28
參考文獻 28
第2章 原油管道水熱力過程仿真加速技術(shù) 33
2.1 研究概況 33
2.1.1 計算規(guī)模縮減技術(shù) 33
2.1.2 矩陣求解加速算法 34
2.1.3 高性能計算技術(shù) 34
2.2 “分而治之”方法 35
2.2.1 算法概述與原理 35
2.2.2 算法實施步驟 37
2.2.3 案例驗證 37
2.3 自適應(yīng)仿真方法 41
2.3.1 時間步長自適應(yīng) 41
2.3.2 空間網(wǎng)格系統(tǒng)自適應(yīng) 42
2.3.3 數(shù)值實驗 45
2.4 GPU 并行計算加速技術(shù) 47
2.4.1 GPU 并行計算概述 47
2.4.2 GPU 并行計算策略 48
2.4.3 GPU 加速效果分析 53
2.5 熱油管道POD快速仿真方法 55
2.5.1 POD 基本理論 55
2.5.2 基于Galerkin投影方法的POD 低階模型構(gòu)建 57
2.5.3 POD低階模型在熱油管道中的應(yīng)用 67
2.6 小結(jié) 76
參考文獻 76
第3章 原油管道水熱力過程規(guī)律分析 79
3.1 典型輸送工況簡介 79
3.2 原油管道預(yù)熱投產(chǎn)過程規(guī)律分析 80
3.2.1 不同預(yù)熱投產(chǎn)方式規(guī)律分析 80
3.2.2 不同出站油溫與輸量組合對預(yù)熱效果的影響 87
3.3 原油管道間歇輸送過程規(guī)律分析 90
3.3.1 進站油溫和站間摩阻規(guī)律分析 90
3.3.2 不同間歇輸送方案對進站油溫的影響 91
3.4 原油差溫順序輸送過程規(guī)律分析 92
3.4.1 單條管道輸送過程規(guī)律分析 92
3.4.2 管道系統(tǒng)輸送過程規(guī)律分析 98
3.4.3 加熱方案的比選 102
3.5 雙管并行敷設(shè)輸送過程熱力規(guī)律和經(jīng)濟性分析 109
3.5.1 加熱原油管道與成品油管道并行敷設(shè)輸送熱力規(guī)律分析 109
3.5.2 兩條加熱原油管道并行敷設(shè)輸送熱力規(guī)律和經(jīng)濟性分析 115
3.6 凍土地區(qū)管道輸送過程水熱力規(guī)律分析 120
3.6.1 不加熱棒輸送過程水熱力規(guī)律分析 120
3.6.2 加熱棒輸送過程水熱力規(guī)律分析 128
3.7 原油管道停輸再啟動過程規(guī)律分析 132
3.7.1 管道停輸過程規(guī)律分析 132
3.7.2 管道再啟動過程規(guī)律分析 140
3.8 小結(jié) 149
參考文獻 149
第4章 原油管道水熱力過程在線仿真 151
4.1 研究概況 151
4.1.1 運行數(shù)據(jù)處理技術(shù)概況 151
4.1.2 設(shè)備模型數(shù)據(jù)融合技術(shù)概況 152
4.1.3 管道模型數(shù)據(jù)融合技術(shù)概況 152
4.2 運行數(shù)據(jù)處理技術(shù) 153
4.2.1 基于拉依達準(zhǔn)則的異常數(shù)據(jù)識別 153
4.2.2 基于移動數(shù)據(jù)窗口多項式的缺失數(shù)據(jù)處理 154
4.2.3 基于移動數(shù)據(jù)窗口均值的噪聲數(shù)據(jù)處理 155
4.3 設(shè)備模型數(shù)據(jù)融合技術(shù) 156
4.3.1 動態(tài)自適應(yīng)管輸設(shè)備數(shù)據(jù)融合模型構(gòu)建 157
4.3.2 動態(tài)自適應(yīng)輸油泵數(shù)據(jù)融合模型算例 159
4.4 管道模型數(shù)據(jù)融合技術(shù) 162
4.4.1 基于PID 修正的管道水熱力參數(shù)修正法 162
4.4.2 管道水熱力參數(shù)在線動態(tài)修正實例 164
4.5 在線仿真案例 168
4.5.1 某實際管線冷熱油交替輸送算例 168
4.5.2 某實際管線正反輸送算例 170
4.6 小結(jié) 173
參考文獻 173
第5章 原油管道運行優(yōu)化 175
5.1 研究概況 175
5.2 運行優(yōu)化模型 177
5.2.1 目標(biāo)函數(shù) 177
5.2.2 決策變量 178
5.2.3 約束條件 178
5.2.4 模型的改進 179
5.3 智能優(yōu)化算法及其性能對比 180
5.3.1 智能優(yōu)化算法簡介 180
5.3.2 自適應(yīng)差分進化算法實施流程 181
5.3.3 智能優(yōu)化算法的性能對比 182
5.4 智能優(yōu)化的高效計算 184
5.4.1 算法高效優(yōu)化策略 185
5.4.2 智能優(yōu)化的并行化 194
5.5 快速智能優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用 198
5.5.1 加熱輸送原油管道概況 198
5.5.2 加熱輸送原油管道運行優(yōu)化分析 199
5.5.3 燃料價格對最優(yōu)運行方案的影響 201
5.6 小結(jié) 203
參考文獻 203
第6章 原油管道運行仿真軟件開發(fā) 206
6.1 管道仿真軟件現(xiàn)狀 206
6.2 仿真軟件設(shè)計與開發(fā) 207
6.2.1 軟件平臺的設(shè)計與開發(fā) 208
6.2.2 算法內(nèi)核的設(shè)計與開發(fā) 213
6.3 國產(chǎn)液體管道云仿真軟件介紹 215
6.3.1 軟件特色與功能 216
6.3.2 CloudLPS對比驗證 222
6.3.3 CloudLPS特色功能案例 231
6.4 小結(jié) 237
參考文獻 237
第7章 浮頂油罐流動和傳熱仿真研究 239
7.1 研究概況 239
7.2 浮頂油罐內(nèi)原油流動傳熱過程物理模型 241
7.2.1 常見的浮頂油罐及其簡化模型 241
7.2.2 浮頂油罐內(nèi)原油流動和傳熱物理模型 242
7.3 浮頂油罐內(nèi)原油流動傳熱過程數(shù)學(xué)模型及定解條件 244
7.3.1 原油流動傳熱基本控制方程 244
7.3.2 邊界條件與初始條件 247
7.4 計算區(qū)域和控制方程離散 250
7.4.1 計算區(qū)域離散 250
7.4.2 控制方程離散 251
7.5 浮頂油罐溫度場求解方法 254
7.6 雙盤式浮頂油罐內(nèi)含蠟原油傳熱規(guī)律 255
7.7 油罐維溫能耗評價 258
7.7.1 油罐維溫方式及成本 258
7.7.2 罐壁保溫層經(jīng)濟性評價 258
7.7.3 保溫涂料節(jié)能分析 260
7.8 安全儲油方案研究 262
7.8.1 冬季運行方案 262
7.8.2 其他季節(jié)運行方案 263
7.9 小結(jié) 264
參考文獻 264