中国石油大学(北京)瞬变流编程实践

中国石油大学（北京）输油管道瞬变流实验报告实验课程实验名称班级学号姓名实验台号成绩实验日期年月日题目条件一管道输送柴油。管道由首站和末站组成。管径45771MM站间距为130KM。泵机组串联。密度8421,E001MM,粘度702106M2/S,K139109PA，E207109PA，KV175,383,838,1832,401,8762,1916,4190,9162,20034,2000000（）边界条件首站给油泵定值30M末站进压04MPA事故工况，末站关阀阀门从全开到全关的时间为10秒。假设1、正常情况下首站给油泵定值30M，油品进入各主泵及其附件产生的局部磨阻为30M；2、泵特性曲线中流量扬程曲线符合二次方程规律；3、管道处于水平，即纵断面图为直线；4、各阀之间用固定墩支撑，且管材泊松系数为03；5、阀门开度与时间为一次函数关系，满足阀门打开T时间后，阀门开度为1001T6、下游边界为阀门和固定水位罐，其在固定水位罐管道末端阀门产生一恒定压力04MPA。简化流程图如下利用MATLAB软件编程如下TIC1泵转速2970RPM2泵转速2970RPM3泵转速2970RPM流量M3/H扬程M功率KW流量M3/H扬程M功率KW流量M3/H扬程M功率KW496661484624117411262803938706350430694385325756814694284856344525503458660235295165115385539142023257785339232045394285511273964449CLCCLEAR求解各泵的特性曲线P1496661484657568146948553914202P2411262803963445255038533923204P33504306946023529516855112739用二次方程求解各泵的A、B值R1POLYFITP1,1/3600,P1,2,2R2POLYFITP2,1/3600,P2,2,2R3POLYFITP3,1/3600,P3,2,2常数项G981重力加速度ROU8421密度OD0457外径E0010001绝对粗糙度SIGMA710001壁厚IDOD2SIGMA内径MU702106粘度MEW139109水的弹性系数MODULUSOFELASTICITYMEI207109钢管弹性模量DBS130000站间距KESIE/ID相对粗糙度FI1032修正系数FSP04106末站进压HFSPFSP/GROU末站压头T100计算时间比例系数F00246MU025/ID475列冰宗公式，单位长度摩阻系数A1R11R21R31二次方系数A2R12R22R32一次方系数A3R13R23R33常数项PF8175/PI2ID4G末站阀摩阻二分法求根PL0左边界PR1右边界DELTA109误差MAXL1ROUNDLOGPRPLLOGDELTA/LOG2最大计算步数FORK1MAXLMIDPLPR/2求中间点YPLFDBSPL175HFSPPFA1PL2A2PLA3左边界值YPRFDBSPR175HFSPPFA1PR2A2PRA3右边界值YMIDFDBSMID175HFSPPFA1MID2A2MIDA3中间点边界值IFYMID0PLMIDPRMID已解出根ELSEIFYPLYMID0PLMID左边界去除，求解区域减半ELSEYPRYMID0PRMID右边界去除，求解区域减半ENDIFPRPLRE1DISP流动不处于水力光滑区END离散网格VOWMEW/ROU1MEWIDFI/MEISIGMA05VELOCITYOFWAVE水击波传播速度SD100距离步长NDBS/SD1离散点数STSD/VOW特征线方程，时间步长MFLOORT/ST时间节点数初始条件,即稳态时各点状态FORI1NQTI,1QDOPI,1SDI1各点与起点之间的距离HI,1FQTI,1175DOPI,1A1QTI,12A2QTI,1A3各点水头END初始化阀KV175,383,838,1832,401,8762,1916,4190,9162,20034,2000000KL1/KVTKV010T0STMSTCKVSPLINETKV,KL,T离散方程系数BVOW4/GPIID2R2LAMDASD/GPIID3瞬态计算FORJ2MFORI1NIFI1左边界CMHI1,J1BQTI1,J1RQTI1,J1ABSQTI1,J1IFQTI,J10QTI,J0ELSEQTI,J1/2A1PFBA2BA224A1PFCMA305IFQTI,J1CMHI1,J1BQTI1,J1RQTI1,J1ABSQTI1,J1HI,JCPCM/2QTI,JCPHI,J/BELSE右边界点CPHI1,J1BQTI1,J1RQTI1,J1ABSQTI1,J1IFJ1ST10CKVV1/CKVJQTI,JGPIID2/4CKVVBB28CKVVHFSPCP/GPIID205ELSEQTI,J0ENDHI,JCPBQTI,JENDENDENDTOC由程序可以得到各点相应的流量扬程随时间变化的数据，再根据如下画图程序可得个点的流量扬程图II30TTII1STMMMMINMINQT,MAXMAXQTNNNMINMINH,MAXMAXHFIGURE1AX,H1,H2PLOTYY1N,QT,II,1N,H,IISETGETAX1,YLABEL,STRING,流量QM3/S,COLOR,RY1SETH1,LINESTYLE,SETGETAX2,YLABEL,STRING,扬程H/M,COLOR,KY2TITLET,NUM2STRTT,S时管道内各点流量扬程图LEGEND流量,扬程BOXOFFSETAX1,YTICK,030107SETAX1,YLIM,MMM设置Y轴间隔SETAX2,YTICK,01001500SETAX2,YLIM,NNNSETAX,XLIM,1N设置X轴范围HHFIGURE1SAVEASHH,T,NUM2STRTT,4,S时管道内各点流量扬程图,BMP画出部分图像可得模拟结果分析1、稳态流量为02305M3/S。2、瞬态水击波传播速度为109324M/S。3、模拟情况与真实情况吻合度较高。由于管道的摩擦系数使用的是稳定时的量，产生的左边界波动无法避免。4、在模拟时间总长度为1000S,对比节点间距的选取对流量最值、压力最值和程序计算时长的影响。下表为节点距离分别为01KM、02KM、05KM、1KM所对应的流量最值、压力最值和程序计算时长。节点间距KM最小流量M3/S最大流量M3/S最小压力PA最大压力PA计算持续时长S010200706692400554492782879054710902020050670540037379271100349025570502009067064002963927438217824582910200906706400274692734344611775238从表中可以看出，节点距离对流量最值、压力最值的影响不大。节点距离越短，各值越趋于