基于半解析求解方法的天然气管网瞬态仿真
动力系统
2022-10-10 v1 数值分析
偏微分方程分析
数值分析
摘要
天然气管网中瞬态流动的仿真与控制涉及求解偏微分方程 (PDEs)。本文提出一种半解析解 (SAS) 方法，用于快速且准确地仿真天然气瞬态。将感兴趣区域划分为网格，并为每个网格单元推导以多元多项式形式的 SAS，其系数根据初值和边值条件确定。解以“时间步进”方式求解；即在一个时间步内，确定 SAS 的系数并评估下一时间步的初值。该方法实现的网格单元远比广泛使用的有限差分法大，从而显著提升计算效率。为进一步降低计算负担，对模型中的非线性项进行简化，导出另一种 SAS 方案，可极大减少耗时且对精度影响甚微。在单管道案例和 6 节点网络案例上的仿真结果验证了所提 SAS 方法在精度与计算效率上的优势。
引用
@article{arxiv.2210.03298,
title = {Simulation of Transients in Natural Gas Networks via A Semi-analytical Solution Approach},
author = {Xin Xu and Rui Yao and Kai Sun and Feng Qiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.03298},
year = {2022}
}