城市天然气输配管网的数学模型及优化

摘要

天然气是高效清洁的能源，也是理想的城市燃气。城市燃气作为城市重要的公用基础设施是现代文明城市的重要标志之一，同时又是国家能源建设的重要组成部分。我国的石油天然气储量丰富但地域分配十分不均，需要铺设大量的输配管网。另外，现在各大城市的天然气管网老化严重也需要进行更换，新增小区住房也迫切需要进行安装天然气管道。这就要求管理设计者对于输配管网布局进行重新规划和设计。 本文运用优化的理论知识、原理对天然气管网系统输配气过程中各种影响因素的分析，建立了天然气管网系统输配气运行方案优化的数学模型，采用遗传算法的思想对模型进行求解，并应用于实例。本文从建立数学模型到模型的求解过程都作了比较详细的叙述，较好的解决了城市天然气管网的设计优化问题。取得了比较满意的结果。

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第一章 绪论

1.1城市天然气管网规划的目的和意义

1.2城市天然气管网规划的内容

1.3城市天然气管网规划的原则

1.4国内外研究现状

1.5管网优化的发展趋势

1.6我国燃气事业的发展趋势

1.7本文的主要内容

第二章 遗传算法

2.1遗传算法简介

2.1.1遗传算法的组成部分

2.1.2遗传算法的特点

2.2遗传算法的基本操作

2.3基本遗传算法的构成要素

2.4遗传算法的理论基础

2.5遗传算法的应用步骤

第三章 城市天然气管网的优化分析

3.1城市天然气管网的最优化问题

3.1.1最优化问题数学模型的建立

3.1.2最优化问题的分类

3.2管网优化问题概述

3.3燃气管网的布局优化

3.3.1燃气管网节点方程的矩阵形成

3.3.2燃气管网的节点连续性方程的矩阵表达式

3.3.3燃气管网管段(支管)压力降方程组的矩阵表达式

3.3.4燃气管网管段流量与管段压力降线性关系的矩阵表达式

3.3.5燃气管网节点方程的数学模型

3.3.6对角方阵G的形成

3.3.7管网水利计算简化公式

3.3.8节点方程的平差计算

3.4燃气管网的设计分析

3.4.1节点流量分析

3.4.2节点压力降分析

3.4.3设计标准的分析

3.4.4修正相关路径上的管段直径

第四章 遗传算法在燃气管网优化中的应用

4.1燃气管网优化的数学模型

4.2遗传算法优化燃气管网的实现

4.3模型求解

4.4工程实例中的应用

第五章 结论与建议

5.1结论

5.2建议

致 谢

参考文献

在读期间的研究成果