2005.28(4):421-424[3] 沈致战. “最短树”的多水_www.238.com|www.hyl55.com|www.23802.com 

移动版

www.238.com > www.238.com >

2005.28(4):421-424[3] 沈致战. “最短树”的多水

  声明:本网坐资本、消息来历于收集,完全免费共享,仅供进修和研究利用,版权和著做权归原做者所有,若有不情愿被转载的环境,请通知我们删除已转载的消息。

  本坐发布此消息目标正在于更多消息,取本网坐立场无关,本坐不应消息(包罗但不限于文字、数据及图表)精确性、实正在性、完整性等。

  摘要:给水管网的投资约占给水工程总投资的40%-70% ,每年的运转费用相当大, 因而对管网需进行优化设想以此获得输水管道的管流量合理分派、管径大小适宜,最终达到工程投资额最低。本文中简要说名了管网进行流量分派的缘由,就流量分派的几种常用的方式通过其道理、优错误谬误做一引见。以此对流量分派方式有个较为根基的领会。无论正在水利工程中的饮水,仍是到城市乡镇的供水系统,我们都要应供水、输水的的要求选择合适的管半径。现正在我们很少就用一根管来进行水量的输送,曾经将管构成一种复杂的收集行,如环形、轮回行管。我们对管网流量分派的目标, 最后步确定各管段中的流量, 据以选出管径, 正在管网设想和计较中, 它是一个主要环节。流量分派的合理取否, 间接影响各管段管径的设想值,进而影响到管网制价和供水能耗。流量分派的方式比力多,常用的节点累计法、使用最小平方和的流量分派法、均分法和界面法。一些方式曾经不克不及再满脚流量分派的要求。跟着管网越来越复杂且一些方式存正在的短处了管网成长,呈现了良多的改良的流量分派方式以及操纵一些边缘学科的手艺使用到管网流量的分派上,这些方式获得了优异的成就,更好的分派了管网流量。下面就几种管网的分派方式做简单的引见。节点累计法最后是用于初始分派管段实正在流量的一种方式, 必需正在各管段流向已定的前提下进行。然后, 从管网配水源节点到终端节点赋以各管段分派流量比例, 即取配水源节点相保持的节点,此中, 为管段 的管段流量参数; K I 为节点i的上逛连接管段调集。然后按此比例从管网终端节点到配水源节点分派取各节点保持的上逛管段的流量, 即此中,D I 为节点i 下逛管段的调集; K I 为节点i上逛管段的调集;为节点i 的节点流量; 为节点i 下逛管段的流量。节点法的流量分派相对比力平均,难以确定管网从干管线和从干管之间的毗连管,同时正在分派流量时未考虑管段长度的影响,对管网的经济性和靠得住性晦气。成立流量分派的数学模子,方针函数是管网各管段的摩阻丧失总和最小,束缚前提是管网正在各节点上连结节点流量均衡。由于该数学模子的方针函数是各管段流量平方和的函数,所以此方式称为最小平方和法。初始分派数学模子为:量标的目的不分歧的现象, 该方式对管网安插不是平均环境, 且各区域用水负荷有较着差别时, 流量分派往往呈现较大误差。跟着运筹学正在各个学科中的使用,它不再仅限于对经济学是的使用,越来越多的使用到了现实工程中。对于都是求解最优解,我们把运筹学中决策树和遗传算法中的部门内容使用到了给水分派上。一个管网图,若是它的每个相异节点之间总存正在自一个节点到另一个节点的一条,则这个图是连通的。从一个管网图中去掉若干条管段所得的一个子图,若是满脚(1)是连通的、(2) 没有回、(3) 包含原管网的所有节点这三个前提,就称为是原管网的一个“树”。对于管网的一个树,凡是属于该树的管段,称为“树支管段”;凡是属于原管网而不属于该树的管段,称为“连支管段”。对一个含有环(回) 的管网,其树的取法有很多种,取法分歧,其树支管段的总长度一般不不异,此中至多有一个树的树支管段的总长度最短。树支管段总长度最短的树称为管网的最短树。若是把最短树的树支管段做为给水干管,那么给水干管总长度最短,有益于节流投资并削减运转费用。设G(n ,m) 是含n 个节点和m 条边(管段) 的收集,节点编号为整数1 ,2 …,n。正在这个收集中取一个节点s 为源点。对G( n ,m)的每个节点赋以数组[D(i ,1) ,D(i ,2) ] ,并设边的长度为L (i ,j) ,i 、j 别离对该当边的两头节点号。算法过程如下。第一步,对源点s ,令:D ( s ,1) = s ,D ( s ,2) = 0 。并对其余节点令:D(i ,1) = 1 ,D(i ,2)= ∞(一个充实大的数。)第三步,对各节点至源点的距离D ( i ,2) ,按从小至猛进行排序,并将其对应的节点号保留正在数组MV(i) 中。采用该算法编程,法式的输出包罗D(i , 1) ,D(i ,2) 和MV(i) 三组数。此中,D(i ,1) 为第i 节点正在最短树中毗连的上一节点的节点号,D(i ,2) 为第i 节点正在最短树中距源点的距离,MV(i) 为距离源点由近至远的节点序列。最小生成树丛法,将环状管网改变成枝状管网。对枝状管网分派初始流量和初始压力降,从而初选管径。对单流量来历的管网,可确定一棵以供水点为根的最小生成树,任一节点都位于某一树枝上,水流沿着树枝供应到节点,此径为最短径。最短径简直定过程如下。对全数节点设置标记A 和标记B ,并将全数节点的标记A 和标记B 均设置为0。供水点到某个节点x 的最短要颠末两头节点,由最短的性质,供水点到这些节点的最短是供水点到节点x 的最短的一部门,因而不必求供水点到两头节点的最短。为了识别这些节点,置其标记A 为1。对已求出供水点到该点最短的节点,置其标记B 为1。标记A 为0 而标记B 为1 的节点,是最小生成树的树梢,供水点到树梢的最短,为树枝。对多个流量来历的管网,可确定最小生成树丛。对于某1 个供水点,其他供水点当作一般节点,确定以该供水点为根的最小生成树。具体使用可查看姜东琪 ,段常贵的最小生成树丛法分派管网初始流量的管径初选[5]。虽然他是针对的是燃气管道的流量,只需正在个体参数上加以点窜,即可用于输水管道的流量计较上。使用最小生成树丛法,可将环状管网改变成枝状管网,简化管网。对枝状管网分派初始流量和初始压力降,从而初选管径,为管网水力计较和优化设想计较奠基了根本。遗传算法取保守的优化算法分歧,大大都古典的优化算法是基于一个单一的怀抱函数(评估函数)的梯度或较高次统计,以发生一个确定性的试验序列;遗传算法不依赖于梯度消息,是自创了生物界的天然选择(Natural Selection)和天然遗传机制的随机搜刮(Random Searching Algorithms),通过模仿天然进化过程来搜刮最优解(Optimal Solution),它采用某种编码手艺,感化于称为染色体的数字串,并通过有组织的、随机的消息互换来从头组合那些顺应性好的串,生成新的串的群体,并逐渐使种群进化到包含近似最优解的形态]。管网的流量分派的还有良多其他的方式,好比最短线法,它是确定环状的次要干管供水线以及从干管之间的毗连管,从而,进行初始流量分派的方式。按照初始分派的流量选定经济管径,进行平差计较,最初求出管网制价和年折算费用。当截面法分派流量时,因为未考虑节点流量均衡前提,会呈现流量多余或不脚的管段。股很少采用。若是对流量进行优化分派,则因目前尚缺抱负的解法,且计较较繁,正在使用上遭到。现正在管网为环状的比力的多,故当给水管网为环状网时, 初始流量分派方案分歧将导致分歧的优化成果。环状管网可有无数多的流量分派方案, 比力复杂, 研究表白环状网只要相对经济的流量分派。一般是由水原点进水节点和节制点,按最短供水线确定几条平行的从干管线, 并分派大致附近的流量, 从干管之间用毗连管相接, 以满脚靠得住性要求。管网无限元算法,虽然通用性较强, 但设想人员和初学者须系统控制无限元的道理等根本学问, 因而就有人模仿电系统用等效电的模子及算法来计较管网流量的分派, 它既具有通用性, 并易于设想人员控制。当然我们正在设想管网时还有良多其他的方式来按现实工程要求合理分派流量。流量的分派方越来越精妙,现正在虽还没有很好的方式将流量的分派做到天衣无缝,但曾经根基上可以或许复合我们的工程设想要求。跟着计较机手艺的成长以及科技的前进,同时良多边缘学科的兴起,我们按照这些计较取理论正在不就的未来会有更精妙的方式来分派管道流量,使我们更好的节流管道工程的材料和降低工程的制价。[1]徐得潜.给水配水系统的最优化设想[J]. 中国给水排水,1993,9(5):29-31[2] 顾丽华,王国明,项建平. 采用节点累计法分派管段虚流量的方式[J]. 合肥工业大学学报( 天然科学版),2005.28(4):421-424[3] 沈致和. “最短树”的多水源给水管网流量分派[J].化工给排水设想,1996,第4期:1-4[4] 王诗鹏,张国忠. 管网最小平方和法初始流量分派[J]. 油气储运,2004,23(11):20-22[5] 姜东琪 ,段常贵. 最小生成树丛法分派管网初始流量的管径初选[J]. 煤气取热力,2003,23(12):711-714[7] 宋建军, 杨广军, 田稚球等. 给水管网设想计较模子及方式的研究[J]. 建建科技学院学报,1998,15(4):11-15[8] 肖益平易近,付祥钊. 环状供热管网水力计较方式切磋[J]. 沉庆大学学报(天然科学版) ,2005,28(11):122-124转150[9] 王诗鹏,张国忠. 天然气管网的初始流量分派[ J ]. 管道手艺取设备, 2004, (3) : 6 - 8.[10] 祝健. 一种环状给水管网流量优化分派方式[J]. 合肥工业大学学报(天然科学版),1999,70-73

(责任编辑:admin)