本书介绍了笔者及研究团队近20年来在原油储运水热力过程数值仿真方面的若干科研成果，包括原油管道和原油储罐的水热力过程数值仿真。其中，原油管道水热力过程数值仿真又细分为数学模型与离散求解方法、加速技术、多种输送工况水热力特性、在线仿真技术、运行优化和国产液体管道运行仿真软件等。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
目录
序
前言
第1章 原油管道水热力过程数学模型与离散求解方法 1
1.1 研究概况 1
1.1.1 正常输送过程 1
1.1.2 停输过程 2
1.1.3 再启动过程 2
1.1.4 双管并行敷设输送过程 4
1.1.5 冻土地区管道输送过程 4
1.2 数学模型 5
1.2.1 正常输送过程 5
1.2.2 停输过程 11
1.2.3 再启动过程 13
1.2.4 双管并行敷设输送过程 15
1.2.5 冻土地区管道输送过程 16
1.3 离散求解方法 18
1.3.1 正常输送过程 18
1.3.2 停输过程 25
1.3.3 再启动过程 25
1.3.4 双管并行敷设输送过程 28
1.3.5 冻土地区管道输送过程 28
1.4 小结 28
参考文献 28
第2章 原油管道水热力过程仿真加速技术 33
2.1 研究概况 33
2.1.1 计算规模缩减技术 33
2.1.2 矩阵求解加速算法 34
2.1.3 高性能计算技术 34
2.2 “分而治之”方法 35
2.2.1 算法概述与原理 35
2.2.2 算法实施步骤 37
2.2.3 案例验证 37
2.3 自适应仿真方法 41
2.3.1 时间步长自适应 41
2.3.2 空间网格系统自适应 42
2.3.3 数值实验 45
2.4 GPU 并行计算加速技术 47
2.4.1 GPU 并行计算概述 47
2.4.2 GPU 并行计算策略 48
2.4.3 GPU 加速效果分析 53
2.5 热油管道POD快速仿真方法 55
2.5.1 POD 基本理论 55
2.5.2 基于Galerkin投影方法的POD 低阶模型构建 57
2.5.3 POD低阶模型在热油管道中的应用 67
2.6 小结 76
参考文献 76
第3章 原油管道水热力过程规律分析 79
3.1 典型输送工况简介 79
3.2 原油管道预热投产过程规律分析 80
3.2.1 不同预热投产方式规律分析 80
3.2.2 不同出站油温与输量组合对预热效果的影响 87
3.3 原油管道间歇输送过程规律分析 90
3.3.1 进站油温和站间摩阻规律分析 90
3.3.2 不同间歇输送方案对进站油温的影响 91
3.4 原油差温顺序输送过程规律分析 92
3.4.1 单条管道输送过程规律分析 92
3.4.2 管道系统输送过程规律分析 98
3.4.3 加热方案的比选 102
3.5 双管并行敷设输送过程热力规律和经济性分析 109
3.5.1 加热原油管道与成品油管道并行敷设输送热力规律分析 109
3.5.2 两条加热原油管道并行敷设输送热力规律和经济性分析 115
3.6 冻土地区管道输送过程水热力规律分析 120
3.6.1 不加热棒输送过程水热力规律分析 120
3.6.2 加热棒输送过程水热力规律分析 128
3.7 原油管道停输再启动过程规律分析 132
3.7.1 管道停输过程规律分析 132
3.7.2 管道再启动过程规律分析 140
3.8 小结 149
参考文献 149
第4章 原油管道水热力过程在线仿真 151
4.1 研究概况 151
4.1.1 运行数据处理技术概况 151
4.1.2 设备模型数据融合技术概况 152
4.1.3 管道模型数据融合技术概况 152
4.2 运行数据处理技术 153
4.2.1 基于拉依达准则的异常数据识别 153
4.2.2 基于移动数据窗口多项式的缺失数据处理 154
4.2.3 基于移动数据窗口均值的噪声数据处理 155
4.3 设备模型数据融合技术 156
4.3.1 动态自适应管输设备数据融合模型构建 157
4.3.2 动态自适应输油泵数据融合模型算例 159
4.4 管道模型数据融合技术 162
4.4.1 基于PID 修正的管道水热力参数修正法 162
4.4.2 管道水热力参数在线动态修正实例 164
4.5 在线仿真案例 168
4.5.1 某实际管线冷热油交替输送算例 168
4.5.2 某实际管线正反输送算例 170
4.6 小结 173
参考文献 173
第5章 原油管道运行优化 175
5.1 研究概况 175
5.2 运行优化模型 177
5.2.1 目标函数 177
5.2.2 决策变量 178
5.2.3 约束条件 178
5.2.4 模型的改进 179
5.3 智能优化算法及其性能对比 180
5.3.1 智能优化算法简介 180
5.3.2 自适应差分进化算法实施流程 181
5.3.3 智能优化算法的性能对比 182
5.4 智能优化的高效计算 184
5.4.1 算法高效优化策略 185
5.4.2 智能优化的并行化 194
5.5 快速智能优化技术的应用 198
5.5.1 加热输送原油管道概况 198
5.5.2 加热输送原油管道运行优化分析 199
5.5.3 燃料价格对最优运行方案的影响 201
5.6 小结 203
参考文献 203
第6章 原油管道运行仿真软件开发 206
6.1 管道仿真软件现状 206
6.2 仿真软件设计与开发 207
6.2.1 软件平台的设计与开发 208
6.2.2 算法内核的设计与开发 213
6.3 国产液体管道云仿真软件介绍 215
6.3.1 软件特色与功能 216
6.3.2 CloudLPS对比验证 222
6.3.3 CloudLPS特色功能案例 231
6.4 小结 237
参考文献 237
第7章 浮顶油罐流动和传热仿真研究 239
7.1 研究概况 239
7.2 浮顶油罐内原油流动传热过程物理模型 241
7.2.1 常见的浮顶油罐及其简化模型 241
7.2.2 浮顶油罐内原油流动和传热物理模型 242
7.3 浮顶油罐内原油流动传热过程数学模型及定解条件 244
7.3.1 原油流动传热基本控制方程 244
7.3.2 边界条件与初始条件 247
7.4 计算区域和控制方程离散 250
7.4.1 计算区域离散 250
7.4.2 控制方程离散 251
7.5 浮顶油罐温度场求解方法 254
7.6 双盘式浮顶油罐内含蜡原油传热规律 255
7.7 油罐维温能耗评价 258
7.7.1 油罐维温方式及成本 258
7.7.2 罐壁保温层经济性评价 258
7.7.3 保温涂料节能分析 260
7.8 安全储油方案研究 262
7.8.1 冬季运行方案 262
7.8.2 其他季节运行方案 263
7.9 小结 264
参考文献 264
书单推荐
