Общие сведения о водоснабжении

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 43 из 46Следующая ⇒

AnyLogic поддерживает различные подходы моделирования. В этом документе описывается системно-динамический подход моделирования, успешно применяемый во многих сферах, в том числе для описания социальных, урбанистических, экологических, бизнес систем. AnyLogic позволяет создавать комплексные динамические модели, используя стандартную графическую нотацию системной динамики.

Это учебное пособие кратко ознакомит Вас с процессом создания имитационной модели в AnyLogic. Его целью является ознакомление с интерфейсом и основными возможностями AnyLogic. Мы создадим простой и наглядный пример — модель водоснабжения объектов. Вначале мы создадим простейшую модель водокачки. Затем мы расширим нашу модель, добавив потребителей и введя в нее элементы расчета энергоемкости.

Постановка задачи моделирования водоснабжения объектов.

Снабжение объектов-потребителей водой производится по схеме, изображенной на рисунке 1. С подземного резервуара емкостью Q_р насос качает воду в башню- верхний резервуар с водой емкостью Q_б. Насос, чтобы подать воду в башню, должен обладать определенным напором H, м. Из резервуара башни вода по трубам поступает к отдельным потребителям,

Рисунок 1- Схема снабжения объектов-потребителей водой

каждый из которых имеет свой индивидуальный график потребления воды в течении суток q _i(t), где i- номер объекта. Размерность графика водопотребления - м³/ч.

Потребление воды в момент времени t (час) - почасовое потребление воды с башни есть сумма часовых потреблений всех пяти потребителей

. (1)

Паспортная часовая подача (производительность) насоса

, (2)

где - коэффициент, учитывающий неравномерность потребления воды в течение суток.

Правильный выбор коэффициента обеспечит надежное бесперебойное снабжение объектов водой.

Объем воды, находящейся в данный момент времени в резервуаре башни Q_вб :

, (3)

где: - объем поданной в башню воды;

- объем потребленной объектами воды.

Мощность электродвигателя (кВт) для привода насоса зависит от его напора H и потребления воды , других его параметров и вычисляется по формуле

, (4)

где K=1,1 - коэффициент запаса мощности;

r =300 – плотность воды, кг/м³;

g = 9,8 м/с²;

h_н – к.п.д. насоса;

h_п = 0,9- к.п.д. механической передачи насоса.

Потребляемая насосом электрическая энергия (кВт*ч) будет равна

, (5)

где – длительность работы электродвигателя насоса, час.

Энергоемкость водопотребления (кВт*ч/ м³)

(6)

4.2.2- Постановка задачи потокового моделирования водоснабжения объектов

Создать потоковую модель водоснабжения нескольких объектов от одного источника.

Пусть имеется:

1. Подземное хранилище воды Q_p, м³;

2. Насос, подающий воду в водонапорную башню, производительностью q_н, м³/час;

3. Объекты- потребители i=1, 2, 3, 4, 5 воды с известным графиком потребления q _i, м³/час;

4. Водонапорная башня с объемом резервуара Q_б, м³;

5. Перерывы в снабжении водой потребителей не допускаются;

Создать модель потребления воды, предусмотрев:

1. управление производительностью насоса в зависимости от потребления в данный момент времени;

2. отключение насоса, когда резервуар башни наполнен, более максимального допустимого ;

3. включение насоса, когда резервуар башни пуст или объем воды меньше минимально допустимого в резервуаре ;

4. учет воды каждым потребителем и общий ;

5. учет энергии W, потребляемой насосом.

В процессе моделирования найти:

1. минимально необходимую производительность насоса;

2. энергоемкость водопотребления.

Исходные данные для моделирования

Исходные данные зависят от варианта задания.

1. Объем подземного хранилища воды Q_p=30000 м³ для всех вариантов.

2. Таблица 1- График водопотребления по вариантам, q_i0(t), о.е.- показывает потребление каждого объекта по времени суток t в относительных единицах.

Для нахождения графика водопотребления q_i(t) в абсолютных единицах каждому студенту необходимо каждую строку таблицы 1 умножить на число С= (А*Б+1), где А- предпоследняя цифра номера зачетной книжки студента, Б- последняя цифра номера зачетной книжки. Студент должен выбрать вариант своей контрольной цифре С (коду). Другие варианты проверяться не будут. В результате будет таблица 2 графиков водопотребления для 5 объектов для данного варианта (студента).

Таблица 2- Графики водопотребления для 5 объектов для данного варианта (студента), м³ /ч.

Использовать полученные данные для каждого из 5 объектов водопотребления как суточные графики водопотребления q_i(t).

Производительность q_н насоса должна обеспечивать необходимое количество воды без перебоев, включая запасы емкости водонапорной башни.

3. Дополнительные исходные данные, индивидуальные для каждого студента:

H = С+5, м;

Q_б = 5+С/3, м³;

Q_мин = 0,1* Q_б; (7)

Q_мак = 0,9* Q_б;

h_н = 0,5+С/200.

Порядок выполнения работы

1. Получить графики водопотребления для каждого объекта q₁(t), q₂(t), q₃(t), q₄(t), q₅(t) по таблицам 1 и 2.

2. Рассчитать исходные данные для моделирования в соответствии с (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7).

3. Составить потоковую диаграмму процесса водоснабжения.

Вид потоковой диаграммы модели водоснабжения приведен на рисунке 2.

Вначале мы должны проанализировать нашу модель, представленную на трисунке 1 и формулами (1…7), чтобы решить, как ее можно описать в терминах системной динамики. Мы должны определить ключевые переменные модели и то, как они влияют друг на друга, а затем создать потоковую диаграмму модели. При создании потоковой диаграммы мы должны учесть, какие переменные должны быть представлены накопителями, какие потоками, а какие – вспомогательными переменными.

Накопители (также называемые уровнями или фондами) представляют собой такие объекты реального мира, в которых сосредотачиваются некоторые ресурсы; их значения изменяются непрерывно.

В нашем случае накопителями будут служить промежуточные или конечные потребители воды: водонапорная башня и объекты - потребители. В свою очередь, накопители системы определяют значения потоков.

Потоки – это активные компоненты системы, они изменяют значения накопителей. В нашей задаче потоками будут описываться потоки воды и электрическая энергия.

Вспомогательные переменные помогают преобразовывать одни числовые значения в другие; они могут произвольно изменять свои значения или быть константами.

При создании потоковой диаграммы вначале необходимо выявить выявите переменные, которые накапливают значения с течением времени. В нашей модели это переменные - объема воды в резервуаре башни, поданной и потребленной воды. Все три переменные объединены единым потоком.

Системно-динамическое представление нашей модели показано на рисунке 2. Накопители обозначаются прямоугольниками, поток—вентилем, а вспомогательные переменные—кружками. Стрелки обозначают причинно-следственные зависимости в модели.

Рисунок 2- Потоковая диаграмма водоснабжения объектов

4. Для конкретного изучения методики построения потоковой диаграммы следует изучить справочный материал по системной динамике, представленный разработчиком AnyLogic, расположенный в разделе 4.3.

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США