熱水供熱系統(tǒng)模擬分析法模擬調節(jié)法

首先通過各種可能的方法來確定各分支的阻抗值，建立方程組，即建立了管網(wǎng)的模型，并求解各分支管段的流量。其次，確定各用戶通過理想流量時，用戶調節(jié)閥所需要的理想阻抗。最后通過逐一改變方程中“調節(jié)閥”的阻抗，也就是用理想阻抗值逐個替代實際“調節(jié)閥”的阻抗值，來模擬實際管網(wǎng)的初調節(jié)。根據(jù)水力工況原理可知，某一個閥門的阻抗被替代，全網(wǎng)的流量、壓力就重新分布一次。而第一次“調節(jié)閥”用理想的阻抗替代后，流過該“調節(jié)閥”的流量和設計流量不等，是一個確定的值，稱為過渡流量。但是，當最后一個用戶的“調節(jié)閥”用理想阻抗替代后，該用戶以及其他所有用戶的過渡流量就達到了設計流量。因此，雖然實際工程無法直接測得理想的阻抗，但是可以測得過渡流量。按照計算過程阻抗替代的順序，記錄下替代后對應調節(jié)閥的過渡流量，在現(xiàn)場按照替代順序，逐個調節(jié)熱用戶的調節(jié)閥，使其流量達到過渡流量。當最后一個用戶閥門調節(jié)完畢后，全網(wǎng)各用戶的流量就達到了規(guī)定的工況，初調節(jié)完畢。 2100433B

根據(jù)管網(wǎng)恒定流動過程中，任意回路中沿回路方向，各個分支管段壓降的代數(shù)和等于零。對于環(huán)路i，獨立回路壓力平衡方程為：

式中

對于一個有N個分支，J個節(jié)點的枝狀管網(wǎng)，有M=N－J 1個獨立回路方程，等于用戶數(shù)量。

所以，對于一個有N個分支、J個節(jié)點的枝狀管網(wǎng)，節(jié)點流量方程和獨立回路方程加在一起，共有（J-1） （N-J 1）=N個獨立方程，可以求解N個分支的流量。

根據(jù)質量守恒原理，在恒定流動過程中，與任一節(jié)點關聯(lián)的所有分支的流量，其代數(shù)和等于零，即供熱管網(wǎng)節(jié)點方方程：

式中

i=1，2，3，

對于一個有N個分支、J個節(jié)點的枝狀管網(wǎng)，有J－1個獨立節(jié)點流量方程。

從電路分析的角度看。最主要的有以下三種分析法。

（1）直流分析（DC analysis）；

（2）交流分析（頻域分析，AC analysis）；

（3）暫態(tài)分析（時域分析，Transient analysis）；

其他的分析法都是基于這三種模擬分析方法建立的。

電路模擬直流分析

求解電路直流工作點的運算叫做直流分析。在信號放大電路中，直流工作點為大家所熟知。那就是電路帶電而信號為零時的工作狀態(tài)。此時電路各點的電流、電壓就稱為電路的直流工作點。其他電路并不一定實際存在這樣意義的工作點?？梢哉J為，模擬仿真中的直流工作點的概念是信號放大電路的直流工作點的延伸。在電路模擬仿真領域中，這樣一個工作點為各種電路的分析提供了一個平臺。在進行交流分析或暫態(tài)分析之前，都要進行直流分析計算，以確定非線性元件線性化的基點。因此，成功的直流分析是電路模擬仿真成功的關鍵。

一般來說，直流工作點是一個靜態(tài)的工作點。所謂靜態(tài)就是沒有變化，即出di/dt，du/dt均為零，亦即是一個平衡點?？梢酝浦?，在平衡點工作狀態(tài)下，所有的電感、電容都不存在充放電，且所有電源都穩(wěn)定在一個定值上。因此，在進行直流工作點計算時，電路作下列處理：

（1）所有電源都取定值。用戶可以按自己的需要決定一個初始值，如無須特別安排程序將零點值取為初始值；

（2）所有的電容開路；

（3）所有的電感短路。

電路模擬交流分析

在電路分析中，一個重要的問題是電路的頻率響應如何，或者說電路的傳遞函數(shù)是什么。交流分析就是為解答這個問題而設的。交流分析對電路進行小信號頻域分析，其激勵信號為頻域正弦信號，因而可以使用相位法進行計算。在相位法中，電感、電容都是復數(shù)，電流、電壓也是復數(shù)，整個運算都在復數(shù)域進行。

在進行交流分析前，直流分析必須完成，以確定交流分析的基點。在進行交流分析時，電路中所有的非線性元件即在這個直流工作點上進行線性化。需知，因為線性化，所有非線性引起的畸變及限幅均未計入模擬，同時所有的時變效應亦未計入模擬。而響應是對正弦激勵而言的，整個電路的頻率是統(tǒng)一掃描的。

當電路進行交流分析時，程序自動將電路中的電感、電容用復數(shù)輸入，這不需要用戶考慮。用戶需要考慮兩個方面的問題：一是激勵源在何處；二是頻率掃描的范圍和輸出的格式。

激勵源的位置就是用戶考慮為輸入的地方。激勵源可以有多個，但在計算中都是統(tǒng)一掃描的，不可能進行混頻。在進行交流掃描時，除了直流電源之外，所有電路中其他的時域電源都不激活。因此，在建立仿真電路時，頻域交流激勵源可以附設在其他電源上，一般采用單位幅值、相角為零的激勵源。這樣，在輸出端計算所得的響應就是增益了。

交流分析的運算成功率頗高。因為非線性元件都是在同一直流工作點線性化的，沒有新的收斂性問題。電感、電容只是隨頻率改變，亦無收斂性的問題。相位法的運算，精度也頗高。因此交流分析的收斂性取決于此前的直流分析，其結果的正確性和精確度取決于元件模型的正確性和精確度。

交流分析的輸出量都是復數(shù)。在曲線圖輸出中，EESIM已作了后續(xù)處理，化為模和相角輸出。交流掃描的范圍就是用戶想要觀察的頻率范圍，輸出的格式也是隨用戶需要而定。EESIM配備了線性、對數(shù)及分貝格式輸出。交流分析的輸出就是電路的波特圖，很方便地用于觀察電路的增益、傳遞函數(shù)、輸入及輸出阻抗，以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電路模擬暫態(tài)分析

暫態(tài)分析用于求解電路在運行的不同時刻下的行為，由此可以觀察電路中的電流、電壓等電氣量的波形，也就能觀察電路中的波動、干擾、噪聲、啟動、故障、過渡過程等暫態(tài)現(xiàn)象。它是電路模擬仿真的重要手段。

非線性系統(tǒng)含非線性元件。暫態(tài)分析就是要在每一個瞬時求解非線性系統(tǒng)，因而每一步都需進行線性化和數(shù)值積分。電路暫態(tài)分析的程序流程如圖1所示。

在前面的直流工作點分析中已經(jīng)指出，直流工作點分析為暫態(tài)分析提供一個初始狀態(tài)。從圖1可見，暫態(tài)分析開始之前就要進行直流工作點分析，其結果作為暫態(tài)分析的初始條件。在某些情況下，暫態(tài)并不是從其直流工作點出發(fā)，如考慮時間零點時電容已充電、電感已儲能等，就要人為地設定初始條件，此時使用“．IC”指令。

數(shù)值積分的方法很多，各有其優(yōu)缺點和適用范圍。在電路模擬仿真中主要使用的有下列幾種：

（1）向前歐拉法；

（2）向后歐拉法；

（3）梯形法；

（4）基爾法。

常用的可分三大類；(1)定性預測法。包括特爾菲法、專家會議法、崗位分析法等。(2)數(shù)學模型法。包括回歸模型法、時序模型法、動態(tài)需求系統(tǒng)數(shù)等。(3)模擬模型。包括交互影響模擬技術法、數(shù)字模擬仿真法。

在實際的預測工作中，可根據(jù)體育科研的實際情況選擇恰當?shù)姆椒?，亦可諸種方法同時運用，以相互印證預測的結果