Схемно-структурная оптимизация систем многопрофильных каналов

• Автор: Чупин, Виктор Романович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 189 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

1. КРАТКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПОСТАНОВКА

ВОПРОСОВ

1.1. Каналы различного типа и назначения и существующие методы их трассировки

1.2. Методы оптимизацииконфигурации трубопроводных

и других систем .

1.3. Постановка вопросов .

2. ОБЩЕЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ МНОГОПРОФИЛЬНЫХ

КАНАЛОВ СМПК .

2.1. Иерархическая структура СМПК и их характеристика

как класса объектов для математического моделирования и оптимизации
2.2. Математическое описание потокораспределения в СМПК,.
2.3. Математическая модель СМПК для задач их оптимального синтеза
2.4. Неравномерность водопотребления и проблема регулирования в СМПК
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ СХЕМНОСТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СМПК И ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗВИТИЕ,1. .
3.1. Общая задача оптимального синтеза СМПК и ее декомпозиция .
3.2. Задачи схемноструктурной оптимизации СМПК и выбор метода их решения .
3.3. М н ог ос ту пе нча та я оптимизация СМПК
3.4. Оптимальное управление развитием СМПК .
4. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ СХЕМНОСТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СМПК. .
4.1. Алгоритмы схемноструктурной оптимизации СМПК .
4.2. Анализ вычислительного процесса поконтурной минимизации для СМПКЮЗ
4.3. Программная реализация методики охемноструктурной оптимизации СМПК.
5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИЙ РЕАЛЬНЫХ СМПК.
5.1. Выбор оптимальной трассы реальной СМПК
5.2. Определение оптимальной конфигурации системы каналов с одновременным выбором мест размещения и параметров регулирующих водохранилищ РВ .
5.3. Пример многоступенчатой оптимизации реального объекта
5.4. Пример оптимизации СМПК с учетом динамики ее развития
ЗАКЛШЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В первой главе, имеющей обзорный и постановочный характер, дается общая характеристика различных систем открытых и закрытых каналов и существующего уровня их проектирования, анализируются имеющиеся способы и методы оптимизации их схем трасс, рассматриваются возможные методические и алгоритмические подходы для постановки и формализации более общих и актуальных задач их
схемноструктурной оптимизации. Во второй главе рассмотрена иерархическая структура каналов как некоторое множество взаимосвязанных гидравлических цепей, моделирующих каждый из уровней СМПК. На базе алгебры и методов теории гидравлических цепей построены математические модели для описания потокораспределения в СМПК и решения оптимизационных проектных задач. Обсуждаются вопросы учета неравномерности водопотребления и проблема регулирования при проектировании СМПК. В третьей главе дается общая математическая формулировка задач оптимального синтеза СМПК и осуществляется декомпозиция на схемноструктурные и схемнопараметрические задачи оптимизации. Излагается метод поконтурной минимизации применительно к данной сетевой задаче. Для оптимизации многоуровневых СМПК предлагается методика многоступенчатой оптимизации, рассматриваются вопросы учета динамики их развития. В четвертой главе предлагается комплекс алгоритмов для решения схемноструктурных задач выбора конфигурации и структуры СМПК с учетом устройства регулирующих водохранилищ многоступенчатой оптимизации СМПК выбора конфигурации каналов с учетом динамики их развития. Проведены исследования сходимости общей схемы поконтурной минимизации применительно к рассматриваемому классу задач. Дается краткая характеристика разработанных программ для ЭВМ, реализующих методы схемноструктурной оптимизации СМПК. В пятой главе приводятся результаты расчета реальных объектов. Показывается практическая эффективность представленных в данной работе методических и алгоритмических разработок. В качестве примеров рассматривались реальные объекты Ергенинская, РостовскоКраснодарская, СевероСтавропольская СМПК, главный коллектор Большой Гарафф Ирак. В приложении приводятся результаты исследования критериальной функции, даются сведения о внедрении. Основным методом исследований было математическое моделирование на ЭВМ БЭСМ6, ЭС, а также экспериментальные и практические расчеты условных и реальных объектов в ходе многолетнего сотрудничества лаборатории гидравлических и трубопроводных систем СЭИ СО АН СССР с различными организациями. Сотрудникам института С0ШГИПР0В0ДХ, а также и сотрудникам лаборатории СЭИ СО АН СССР, при содействии которых выполнялась данная работа, автор выражает искреннюю признательность. Гидравлическая цепь г. Под каналом понимается искусственное русло заданного профиля, предназначенное для транспорта и распределения воды. Профиль канала его поперечное или продольное сечение. Система каналов совокупность гидравлически связанных каналов, конфигурация которых представляет произвольный граф в виде дерева. Для математического моделирования и оптимизации систем каналов используем определения и обозначения, принятые в теории графов и теории гидравлических цепей 0 . Под сетью понимается конечный ориентированный граф, вершинам узлам и дугам ветвям, участкам которого поставлены в соответствие некоторые параметры. Сеть каналов, исходя из данного определения, это математическая модель реальной системы каналов. Расчетным каналом при этом будем называть ветвь сети, отображающую гидравлическую связь между двумя соседними узлами потребления и источниками воды или разветвления схемы. Избыточная схема сети каналов включает на стадии проектирования или развития все возможные но допустимые с точки зрения реальных условий связи между узлами потребления, питания и разветвления схемы. Точки излома этой кривой называются пикетами, Следовательно, расчетные участки представляют исходные элементы сети каналов. Любая избыточная схема сети каналов, в принципе, может быть кольцевой, т. Контур имеются в виду лишь простые контуры это замкнутая последовательность ориентированных ветвей сети, при обходе которой кавдый узел встречается только один раз за исключением начальной и конечной вершин, которые совпадают. Дерево часть схемы сети каналов без контуров, связывающая все ее узлы. Хорды ветви, не вошедшие в выбранное дерево и дополняющие его до исходной схемы. Л я iii хФО. ЭД . Х,,. Ь . Р . Г знак транспонирования. А .