基于Modelica的蒸汽管道仿真方法及装置与流程

本发明涉及仿真，尤其涉及一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法及装置。

背景技术：

1、蒸汽管道在工业和能源领域广泛应用，主要用于输送蒸汽以供暖、发电等。为了有效地设计、优化和维护蒸汽管道系统，需要准确的仿真模型来描述其中的热力学和流体动力学行为。

2、传统上工程师使用物理原理和经验公式来建立这些模型，但在复杂的系统中，这些方法无法捕捉复杂系统的非线性行为。而采用纯数据形式建模的黑盒模型行为可解释性、可预测性欠佳，且对数据数量与质量要求十分严格。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法及装置，用以解决现有技术中无法满足蒸汽管道仿真需求的缺陷，有效模拟管道模型在多场景下的动态仿真结果，实现蒸汽管道的高精度模拟，减小了计算资源开销，且提高了计算准确度。

2、本发明提供一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，包括：获取管道流体数据；根据所述管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，得到预测管道摩擦阻力系数；将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中，得到所述蒸汽管道仿真模型输出的管道流体预测数据；其中，所述蒸汽管道仿真模型是基于在先确定的管道接口类型和预设管道参数、利用多领域统一建模语言modelica构建的。

3、根据本发明提供的一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，所述管道流体数据包括雷诺数、绝对粗糙度和干度，根据所述管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，得到预测管道摩擦阻力系数，包括：将所述雷诺数、绝对粗糙度和干度输入至系数预测模型中，得到所述系数预测模型输出的预测管道摩擦阻力系数；其中，所述系数预测模型是根据管道训练样本和所述管道训练样本对应的摩阻系数标签训练得到的；所述系数预测模型用于根据输入的雷诺数、绝对粗糙度和干度进行摩擦阻力系数预测。

4、根据本发明提供的一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，所述系数预测模型包括：输入层，包括至少三个输入神经元，分别用于输入所述雷诺数、绝对粗糙度和干度；网络隐层，根据所述雷诺数、绝对粗糙度和干度，利用预设leaky relu激活函数，得到摩擦阻力预测系数；输出层，根据所述摩擦阻力预测系数，利用预设s型对数函数logsig，得到预测管道摩擦阻力系数。

5、根据本发明提供的一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，训练所述系数预测模型，包括：获取管道训练样本及所述管道训练样本对应的摩阻系数标签；将所述管道训练样本作为训练使用的输入数据，将所述管道训练样本对应的摩阻系数标签作为训练使用的标签，对待训练模型进行训练，得到用于预测管道摩擦阻力系数的系数预测模型。

6、根据本发明提供的一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，在将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中之前，包括：获取管道接口类型和预设管道参数；利用多领域统一建模语言modelica，根据所述管道接口类型和所述预设管道参数，结合有限体积法，构建蒸汽管道仿真模型；其中，所述有限体积法用于表征流体力学中基于积分形式守恒方程的数值算法。

7、根据本发明提供的一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，所述有限体积法的流项离散化采用一阶迎风格式。

8、根据本发明提供的一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，在将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中之前，包括：利用预设交错网格离散方式，对所述蒸汽管道仿真模型进行离散化，得到多个控制体；将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中，得到所述蒸汽管道仿真模型输出的管道流体预测数据，包括：根据所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数，利用所述有限体积法对每个控制体积分，得到所述蒸汽管道仿真模型输出的管道流体预测数据。

9、本发明还提供一种基于modelica的蒸汽管道仿真装置，包括：数据获取模块，获取管道流体数据；摩阻系数预测模块，根据所述管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，得到预测管道摩擦阻力系数；仿真模块，将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中，得到所述蒸汽管道仿真模型输出的管道流体预测数据；其中，所述蒸汽管道仿真模型是基于在先确定的管道接口类型和预设管道参数、利用多领域统一建模语言modelica构建的。

10、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于modelica的蒸汽管道仿真方法的步骤。

11、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于modelica的蒸汽管道仿真方法的步骤。

12、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于modelica的蒸汽管道仿真方法的步骤。

13、本发明提供的基于modelica的蒸汽管道仿真方法及装置，通过对获取的管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，以便于蒸汽管道仿真模型结合预测的摩擦阻力系数和获取的管道流体数据进行动态仿真，实现蒸汽管道的高精度模拟，提高了模拟精度，便于提高后续蒸汽管道优化运行分析的精度。

技术特征：

1.一种基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，所述管道流体数据包括雷诺数、绝对粗糙度和干度，根据所述管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，得到预测管道摩擦阻力系数，包括：

3.根据权利要求2所述的基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，所述系数预测模型包括：

4.根据权利要求2所述的基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，训练所述系数预测模型，包括：

5.根据权利要求1所述的基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，在将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中之前，包括：

6.根据权利要求5所述的基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，所述有限体积法的流项离散化采用一阶迎风格式。

7.根据权利要求5所述的基于modelica的蒸汽管道仿真方法，其特征在于，在将所述管道流体数据和所述预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中之前，包括：

8.一种基于modelica的蒸汽管道仿真装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于modelica的蒸汽管道仿真方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于modelica的蒸汽管道仿真方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种基于Modelica的蒸汽管道仿真方法及装置，涉及仿真技术领域，方法包括：获取管道流体数据；根据管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，得到预测管道摩擦阻力系数；将管道流体数据和预测管道摩擦阻力系数输入至蒸汽管道仿真模型中，得到蒸汽管道仿真模型输出的管道流体预测数据；其中，蒸汽管道仿真模型是基于在先确定的管道接口类型和预设管道参数、利用多领域统一建模语言Modelica构建的。本发明通过对获取的管道流体数据进行摩擦阻力系数预测，以便于蒸汽管道仿真模型结合预测的摩擦阻力系数和获取的管道流体数据进行动态仿真，实现蒸汽管道的高精度模拟。

技术研发人员：张树斌,邱勇,尹贵豪,何院,王瑾,董沅慧,丁吉
受保护的技术使用者：苏州同元软控信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5