On application of the structure of the nonlinear equations system, describing hydraulic circuits of power plants, in computations

Abstract

This paper presents the results of applying the methods of the hydraulic circuit theory in the interactive modeling of hydrogasdynamic and thermal processes that occur in the equipment of thermal power plants. The problem statement of flow distribution in the energy plants with different pressure drop laws in the branches of complex gas air and steam-water ducts is formulated. The research shows that the application of traditional methods of hydraulic circuit theory is challenging for such problems. Some aspects of solvability of the related systems of nonlinear equations are studied. The numerical methods for solving these systems as applied to the problems that require calculations in real time are considered. A computation scheme is proposed. The scheme makes it possible to reduce the initial statement of the problem to the classical scheme of the nodal pressure method. The method of decomposition of the hydraulic circuit configuration into interconnected circuits of smaller dimension is considered to reduce the computational effort. The results of tests that demonstrate high reliability of the method developed for the flow distribution calculation are presented. В статье представлены результаты применения методов теории гидравлических цепей для интерактивного моделирования гидрогазодинамических и тепловых процессов в оборудовании тепловых электрических станций. Сформулирована постановка задачи расчета потокораспределения в трактах энергоустановок с различными законами падения давления на ветвях в сложных газовоздушных и пароводяных трактах. Показано, что применение традиционных способов расчета потокораспределения методами теории гидравлических цепей затруднительно для задач. Исследованы некоторые аспекты разрешимости соответствующих систем нелинейных уравнений. Рассмотрены численные методы решения этих систем применительно к задачам, требующим выполнения расчетов в масштабе реального времени. Предложена расчетная схема, позволяющая свести исходную постановку задачи к классической схеме метода узловых давлений. Рассмотрен способ декомпозиции структуры гидравлической цепи на взаимосвязанные цепи меньшей размерности для уменьшения вычислительных затрат. Приведены результаты тестов, демонстрирующих высокую надежность разработанного способа расчета потокораспределения.