基于蚁群算法的天然气长输管线优化设计研究

摘要

目前我国处于全国性天然气输气管网建设的高峰期。由于长距离输气管线工程投资巨大，安全性要求高，因此，做好长输管线设计方案的优化选择工作有重要的经济与社会意义。
　　本文在阅读了大量的研究文献基础上，针对天然气输气管线系统建立了完整的输气管线工艺参数确定性优化技术经济模型；目标函数采用设计寿命期内总费用现值最小作为工艺方案优化设计的最优准则；根据天然气输气管线在寿命期内所处的复杂环境，确定了包括强度约束、稳定性约束、能量平衡约束、管道规格约束、压缩机性能约束、流态约束、输气站数约束、末端储气量约束等多种条件。本文首次在目标函数模型考虑了地下储气库的初投资费用与运行费用,使模型更加趋于完善。
　　对比各种算法，针对天然气输送管道优化模型中设计变量多，约束条件复杂的特点，引入较新的仿生算法——蚁群算法到模型中。所建模型用于实际数据的模拟与分析，得到变量参数包括管径、壁厚、压气站个数及压缩比的优化组合方案，并与某文献上的数据作对比。证明蚁群算法应用于该模型能改善优化设计结果。
　　本文提出的天然气输气管线系统优化设计模型，并将蚁群算法引入模型的研究具有一定的理论意义和实用价值，对相关课题的研究具有参考价值。

目录

基于蚁群算法的天然气长输管线优化设计研究

THE RESEARCH ABOUT OPTIMIZATION DESIGN OF NATURAL GAS PIPELINE BASED ON ANT CONLONYALGORITHMS

摘要

Abstract

物理量名称及符号表

第1章 绪论

1.1 课题的来源与意义

1. 2国内、外同类课题的研究现状

1.2.1国外长输管线优化设计研究现状及发展

1.2.2国内长输管线优化设计研究现状及进展

1.2.3燃气管网优化算法

1.3本文的主要工作

第3章 优化设计数学模型

3.1输气管线系统工艺设计分析

3.1.1工艺方案设计过程

3.1.2工艺优化设计分析

3.2输气管线水力分析

3.2.1水力计算基本方程

3.2.2输气管线计算流量的确定

3.2.3水力摩阻系数的确定

3.2.4管道平均压力和平均温度计算

3.3输气管线优化设计模型

3.3.1设计变量

3.3.2目标函数

3.3.3约束条件

3.3.4优化设计模型

3.4本章小结

第2章 蚁群算法的基本原理

2.1蚁群算法的特性

2.2算法模型的建立

2.3蚁群算法的几种算法形式

2.3.1 AS算法

2.3.2ACS算法

2.3.3MMAS系统算法

2.4蚁群算法的应用

2.5本章小结

第4章 数学模型的求解和分析

4.1算法设计与约束条件的处理

4.1.1算法设计

4.1.2约束条件的处理

4.2优化设计问题的蚁群算法步骤

4.3设计算例及分析

4.3.1设计基础数据

4.3.2 针对具体算例的算法应用

4.4优化设计结果与分析

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢