Kalibrierungssimulationen

InfoWorks WS bietet eine automatische Kalibrierungsfunktion, die die Arbeit an großen Modellen aller Hauptnetze erheblich beschleunigt, bei denen Reibungsfaktoren eine vorrangige Rolle bei der Kalibrierung realer Netze spielen. Die automatische Kalibrierungsmethode basiert auf der wiederholten Bedarfsspitzen-Snapshot-Analyse, bei der Reibungsfaktoren angepasst werden, bis eine Mindestsumme an Unterschieden zwischen Modell- und Felddaten an Druck- und Durchflussbeobachtungspunkten erreicht ist.

Die Software wiederholt die Berechnungen für den Snapshot-Zeitschritt immer wieder, wobei alle Reibungsfaktoren innerhalb eines ausgewählten Bereichs um einen variierenden Faktor angepasst werden, bis ein Faktor gefunden wird, der den geringsten Unterschied zwischen Modell- und Felddaten ergibt. Anschließend werden die um diesen Faktor angepassten Reibungsparameter als Teil der Simulationsergebnisse ausgegeben.

Anhand dieser Ergebnisse kann der Benutzer die Reibungsfaktoren in einer neuen Kopie des Netzes anpassen.

In Modellen mit Hunderttausenden von Rohren ist dies nützlich und möglicherweise die einzige Methode für eine bessere Schätzung der Reibungsfaktoren für hydraulische Analysen.

Methode

Der durch Rohrreibung bedingte Verlust kann durch folgende Gleichung dargestellt werden:

Δh = k . V2/ 2g (1) Dabei gilt Δh: Druckverlust k: Druckverlustkoeffizient V: Geschwindigkeit g: Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft 9.81 m/s2

Die Software verwendet die Werte für Min. Reibungsfaktor und Max. Reibungsfaktor, die im Dialogfeld Kalibrierungsoptionen eingegeben wurden, und ermittelt entsprechende k-Werte für diese. Während der Kalibrierung wird die Rohrrauigkeit mit einem Skalierungsfaktor multipliziert und der entsprechende k-Wert für die neue Rohrrauigkeit bestimmt. Wenn der neue k-Wert innerhalb der Grenzen liegt, verwendet die Software diesen Wert, um das Netz zum Zeitpunkt des Snapshots zu lösen; andernfalls verwendet die Software den ursprünglichen Rauigkeitswert.

Rauigkeitswerte werden angepasst, wenn sie innerhalb der Grenzwerte für den berechneten Druckverlustkoeffizienten (k) liegen. Diese Anpassung wird für alle im Netz verwendeten Rauigkeitsmodelle vorgenommen.

Anmerkung: Wenn Sie Rauigkeitsmodelle kombinieren, werden möglicherweise Rauigkeitswerte für Rohre korrigiert, die nicht das Rauigkeitsmodell verwenden, das Sie im Dialogfeld Kalibrierungsoptionen für die Kalibrierungsgrenzen angegeben haben. Im Allgemeinen empfiehlt es sich, sich auf ein Rauigkeitsmodell in einem Netz zu beschränken.

Planen einer Kalibrierungssimulation

So richten Sie einen Kalibrierungslauf ein und verwenden die Ergebnisse zum Aktualisieren des Netzes:

1. Richten Sie den Lauf wie gewohnt ein. Ausführliche Informationen finden Sie unter Erstellen und Planen eines Laufs.
   Anmerkung: Für einen Kalibrierungslauf ist eine Echtzeitdaten-Konfiguration erforderlich.
   Tipp: Echtzeitdatenfeed und Echtzeitdatenfeed kombiniert können direkt verwendet werden, ohne dass zuerst ein Echtzeitdatenpunkt erstellt werden muss.
2. Wählen Sie Kalibrierung im Feld Lauftyp, und klicken Sie auf die Schaltfläche Optionen, um das Dialogfeld Kalibrierungsoptionen anzuzeigen. Verwenden Sie dieses Dialogfeld, um die Parameter für den Kalibrierungslauf einzurichten. Klicken Sie auf die Schaltfläche OK, um die ausgewählten Parameter zu speichern.

   Die Software konvertiert die eingegebenen Werte für Min. Reibungsfaktor und Max. Reibungsfaktor in entsprechende minimale und maximale Druckverlustkoeffizienten. Werte, die kleiner als das Minimum oder größer als der maximal berechnete Druckverlustkoeffizient sind, werden nicht geändert. Die Werte werden zunächst mit dem anfänglichen Skalierungsfaktor multipliziert. Der Skalierungsfaktor variiert dann, während die Software in Richtung optimaler Werte iteriert.

   Die Snapshot-Zeit ist der Zeitschritt, für den die Reibungswerte optimiert werden. Dieser Zeitschritt wäre normalerweise ein wichtiger Punkt in der Simulation, z. B. der Zeitpunkt des maximalen Bedarfs im System.

   Die Echtzeitdaten-Konfiguration enthält die Felddaten, auf die das Netz kalibriert wird.

3. Führen Sie die Simulationen aus, indem Sie auf die Schaltfläche Ausführen klicken, wie unter Erstellen und Planen eines Laufs beschrieben. Beheben Sie Probleme mit fehlgeschlagenen Simulationen und planen Sie erneut, bis die Simulationen erfolgreich abgeschlossen wurden.