一種計算樹形結(jié)構(gòu)流體網(wǎng)絡(luò)的方法，它是將樹形結(jié)構(gòu)流體網(wǎng)絡(luò)分解成大量的單元，單元可以串聯(lián)組合，也可以并聯(lián)組合，建立和單元對應(yīng)的數(shù)據(jù)類CNode，這樣任何樹形結(jié)構(gòu)都可以在軟件中通過類型為CNode數(shù)據(jù)對象并聯(lián)和串聯(lián)對應(yīng)表示。通過遞歸調(diào)用和循環(huán)調(diào)用等方法，調(diào)整各單元壓力和流量值，使得全部網(wǎng)絡(luò)中流量壓力不斷趨近于：（1）各單元支路壓力相等。(2)每個節(jié)點流入流量等于流出流量。(3)每個元件上的流量?壓力差關(guān)系符合各元件的特征。這種方法計算流體網(wǎng)絡(luò)，不需要建立復(fù)雜的多元聯(lián)立方程組,適合用在流體網(wǎng)絡(luò)分析軟件中作為核心算法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體網(wǎng)絡(luò)分析，具體地說涉及樹形結(jié)構(gòu)流體網(wǎng)絡(luò)的分析。

背景技術(shù)

樹形結(jié)構(gòu)流體網(wǎng)絡(luò)是常見的流體網(wǎng)絡(luò)形式，很多流體網(wǎng)絡(luò)可以完全轉(zhuǎn)化為樹形網(wǎng)絡(luò)，有些網(wǎng)絡(luò)不能完全由轉(zhuǎn)化為樹形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，也是以樹形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為主。

一般求解流體網(wǎng)絡(luò)是先建立多元聯(lián)立方程組，再運用相關(guān)的數(shù)學(xué)方面的數(shù)值計算方法求解，建立聯(lián)立方程組通常需要專業(yè)人員人工進行，每個網(wǎng)絡(luò)連接情況都不一樣，所以聯(lián)立方程組也不一樣，需要專業(yè)人員針對每個算例單獨建立方程，很難通過軟件自動化進行，難以用在流體網(wǎng)絡(luò)分析軟件中。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決樹形流體網(wǎng)絡(luò)計算的問題，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)方法，用于計算出的流體網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的壓力和各管路的流量。不需要建立多元聯(lián)立方程組，達到滿足下面條件：

1.節(jié)點是流體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部多個管路相連處，每個節(jié)點壓力是唯一的，也就是說，各管路在節(jié)點處壓力相等。(C1)

2.每個節(jié)點流入流量等于流出流量。(C2)

3.每個流體元件的上的流量-壓力差分別滿足各元件的相關(guān)流量-壓力差特征。(C3)

下文提到上面三個條件，分別用C1,C2,C3稱呼。

本發(fā)明的主要技術(shù)特征是：

1.類CNode構(gòu)成了基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)是單元,如圖2 所示。樹形流體網(wǎng)絡(luò)物理上分解為大量單元橫向和縱向連接，從而在軟件上表示為類型為CNode的對象橫向和縱向擴展構(gòu)成。

2.過程B中使用了遞歸調(diào)用，遞歸調(diào)用是指一個過程中又調(diào)用了本過程，例如過程B中調(diào)用過程B。

3.過程B和過程C構(gòu)成循環(huán)調(diào)用。本發(fā)明中循環(huán)調(diào)用是指一個過程調(diào)用另一個過程，而在另一個過程中又調(diào)用了先前過程。本發(fā)明的過程B中調(diào)用過程C,過程C中又調(diào)用B,構(gòu)成循環(huán)調(diào)用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1.將實際管路的壓力損失在元件中體現(xiàn)，這樣管路本身就是理想管道，沒有壓力降落。流體在管路中流動時，流量正方向是從上往下。

2.本發(fā)明假定流體網(wǎng)絡(luò)所有單元中的元件是正阻力特征，這里的正阻力特征指沿著流體流動的方向壓力是降低的；且流量和壓力差是正相關(guān)，即流過元件流量越大，元件上壓力差也越大。這假定符合絕大多數(shù)流體阻力元件特征。

3.樹形結(jié)構(gòu)流體網(wǎng)絡(luò)分解成單元和邊界條件，如圖1和圖2所示, 單元是構(gòu)成數(shù)型結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，也是類CNode對應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)。樹形流體網(wǎng)絡(luò)可以由大量圖中所示單元組成，單元下端可以由多個支路，每個支路又可以和其他單元上端連接，一個單元下端連接的單元稱為該單元的子單元，通過單元的橫向和縱向的擴展，就可以構(gòu)成任何樹形流體網(wǎng)絡(luò)。單元用相應(yīng)的C++語言類CNode來描述，這樣樹形結(jié)構(gòu)流體網(wǎng)絡(luò)在軟件中等價為大量類型為CNode的對象，本發(fā)明稱這些對象為單元對象。子單元對應(yīng)的單元對象稱為子單元對象。本發(fā)明要求的邊界條件是頂邊界和底邊界壓力值都是已知的并保持恒定，也就是說各邊界都連接到壓力已知的外部流體壓力源,各邊界壓力值可以各不相同，從邊界點流出的流量完全被壓力源吸收，從邊界點流入的流量完全由壓力源提供，但這些壓力源保持壓力值不隨流量變化，例如很大的水池。