Заключение

В данной монографии приведено методологическое обоснование и численное моделирование 3-х разновидностей задач реструктуризации: а) реструктуризация невозмущенного состояния (на примере задачи проектирования); б) реструктуризация возмущенного (в большей степени неуправляемого и непредсказуемого) состояния; в) реструктуризация управляемого (из компьютерного центра) возмущенного состояния системы транспорта природного газа от источников к потребителям.

Переход от состояния «а» к состоянию «б» и «в», как правило, сопровождается переходом от оптимизации экономических показателей к показателям работоспособности системы, что характерно для взрывоопасного газа, в отличие от аналогичных процессов систем водоснабжения и теплоснабжения, что представляет собой несомненную научную новизну. Подобный переход кардинально меняет постановочную часть задачи потокораспределения городских систем газоснабжения.

В состоянии «а» система находится «под контролем» нормативных ограничений, которые позволяют сохранить неизменными (заранее обоснованными из условия устойчивого горения) перепады давления на горелках, при изменяющихся диаметрах трубопроводов, продиктованных экономически оптимальными критериями.

В состоянии «б» и «в» перепады давлений на горелках зависят от типа реструктуризации, отличаясь непредсказуемостью и неопределенностью. Во всяком случае, необходимы дополнительные алгоритмические построения, которые дадут возможность уйти от этой неопределенности. В этих состояниях экономические критерии отодвигаются на второй план (во всяком случае они остаются близкими или равными экономическим показателям, сформированным на этапе проектирования), а на первое место выдвигается условие работоспособности системы, обусловленное устойчивостью горения. Это важно с точки зрения безопасности эксплуатации систем, работающих на взрывоопасном природном газе.

Другой не менее важной особенностью моделирования городских систем газоснабжения природным газом является (при условии устойчивого процесса горения) то, что математическая модель потокораспределения отличается универсальностью подхода, состоящего в различном сочетании одних и тех же групп уравнений: 1 гр. – цепных уравнений для независимых цепей; 2 гр. - контурных уравнений для независимых контуров и 3 гр. – узловых балансовых уравнений для узлов с неизвестным давлением.

Эта особенность моделирования достаточно близка к условиям моделирования для различных ЦП в составе инженерных систем жизнеобеспечения городов.

Если первая особенность выступает как несомненная научная новизна, характерная для систем транспорта природного газа, то вторая несет более общий характер, выражающийся в том, что сумма этих трех групп уравнений (для реальных условий функционирования инженерных транспортных систем) равна соответствующему числу неизвестных. То есть эта задача для реальных систем всегда является определенной и может быть представлена квадратной матрицей с числом строк равных числу столбцов. Иными словами, все системы жизнеобеспечения городов формализуются невырожденной (неособенной) квадратной матрицей, то есть она имеет обратную матрицу А^-1, определенную условиями [59]:

АˑА^-1= А^-1А=1.

В противном случае А – особенная (вырожденная) матрица, что неприемлемо для реально функционирующих систем.

Квадратная матрица А=[а_ik]порядка n является невырожденной в том случае, если detA≡det[a_ik] ; в этом случае А^-1 есть квадратная матрица того же порядка n:

А^-1≡ [a_ik]^-1≡[A_ik/ det[a_ik]],

где A_ik – алгебраическое дополнение элемента a_ik в определителе det[a_ik]. Кроме вышесказанного, квадратная матрица является невырожденной в том и только в том случае, если ее строки (столбцы) линейно независимы.

В данной монографии показано, что структура модели потокораспределения формируется на основе вариационных принципов аналитической механики, совокупно выражаемых универсальным принципом наименьшего действия. Однако в отличие от диакоптики, модель может реализовываться лишь после внедрения принципа энергетического эквивалентирования – как способа масштабирования полноразмерных (бесконечных или близких к бесконечным) структурных графов в форме бинарных расчетных форм.

Отметим, что процесс энергетического эквивалентирования, подтвержденный вычислительным экспериментом на реальных сетевых газопроводных системах, составляет основное содержание научной новизны работы.

Допущения, подробно разбираемые в соответствующих разделах, доказали свою работоспособность и правомерность результатами вычислительных экспериментов.

Подходы, изложенные в монографии, позволили акцентировать внимание на таких малоизученных задачах потокораспределения, как нагруженное (транспортное) резервирование; ненагруженное резервирование, изменение количества и дислокации сетевых источников поступления газа в системы, величина рабочего давления сетевых РП.

Авторы считают, что данная монография может быть полезной при изучении гидромеханических процессов, протекающих в газораспределительных сетевых системах, в рамках изучения и формирования научных (в том числе и диссертационных) работ.