題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 儲油罐的變位識別與罐容表標(biāo)定研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 儲油罐經(jīng)常發(fā)生變位，需定期對罐容表（即罐內(nèi)油位高度與儲油量的對應(yīng)關(guān)系）重新標(biāo)定。變位參數(shù)一般無法測量，只能根據(jù)“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)進(jìn)行推算。本論文建立了罐容表重新標(biāo)定的數(shù)學(xué)模型與算法流程。
- 詳細(xì)介紹：
- 加油站的“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”，采用油位計(jì)測量儲油罐內(nèi)油位高度．通過預(yù)先標(biāo)定的罐容表（即罐內(nèi)油位高度與儲油量的對應(yīng)關(guān)系）進(jìn)行實(shí)時計(jì)算，可以得到罐內(nèi)油位高度和儲油量的變化情況. 由于儲油罐經(jīng)常發(fā)生縱向傾斜和橫向偏轉(zhuǎn)變位，需定期對罐容表進(jìn)行重新標(biāo)定．變位參數(shù)一般無法測量，只能根據(jù)“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)進(jìn)行識別計(jì)算．罐容表標(biāo)定的關(guān)鍵是建立儲油量與油位高度的關(guān)系表達(dá)式，變位使得表達(dá)式異常復(fù)雜、具有一定的技術(shù)難度．給出變位參數(shù)快速識別方法和罐容表標(biāo)定算法流程是本文的主要內(nèi)容． 選擇罐體一端作為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立了 和 兩個坐標(biāo)系，罐體的沉降運(yùn)動看成平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，或兩個坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換． 用平行于 的平面系列對罐體進(jìn)行分割求和,求出了變位情形下儲油量與油高的三組關(guān)系式. 運(yùn)用最小二乘原理，給出了參數(shù)識別的優(yōu)化模型．對儲油量體積的計(jì)算、罐容表標(biāo)定、參數(shù)識別等運(yùn)用Mathematica數(shù)學(xué)軟件.
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 通常加油站都有若干個儲存燃油的地下儲油罐，由于外力因素（如地基下陷等）會使得儲油罐變位. 需定期對罐容表進(jìn)行重新標(biāo)定．若能事先測量出縱向傾斜和橫向偏轉(zhuǎn)參數(shù)，我們只需設(shè)計(jì)出通過油位高度計(jì)算儲油量的公式．若沒有條件測量變位參數(shù)，則只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或加油站“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)，先對變位參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即所謂參數(shù)識別，然后對罐容進(jìn)行重新標(biāo)定.
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 將坐標(biāo)系的原點(diǎn)取在罐體的右下端，使得沉降運(yùn)動簡化為繞原點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)或者坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)，簡化了建模的過程． 將儲油量的計(jì)算統(tǒng)一為對罐體的正截面切割方法，每一個截面都是橢圓（或圓）的一部分，這符合人們的直觀思維，推導(dǎo)與計(jì)算也很容易． 一定高度的儲油量公式最終統(tǒng)一為單重積分，這比雙重、三重積分表達(dá)式要方便很多． 整個儲油量計(jì)算過程沒有出現(xiàn)近似替代，方法上不存在誤差．
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，儲油罐的發(fā)展趨勢是大型化，由于單罐容積越大，單位容積的鋼材耗量越低，建罐成本越低；但同時，隨著罐容器的大型化，當(dāng)罐體偏轉(zhuǎn)一個很少的角度，對出油量就會有很大的誤差，按照國家相關(guān)部門的規(guī)定，必須對罐容表進(jìn)行重新標(biāo)定，本文為相關(guān)部門提供了一個全新罐容表重新標(biāo)定方法，為維護(hù)消費(fèi)者的權(quán)益提供了很大的幫助，有相當(dāng)大的實(shí)用價值，具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 加油站的“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”，一方面采用流量計(jì)測量進(jìn)/出油量，另一方面采用油位計(jì)測量儲油罐內(nèi)油位高度．通過預(yù)先標(biāo)定的罐容表（即罐內(nèi)油位高度與儲油量的對應(yīng)關(guān)系）進(jìn)行實(shí)時計(jì)算，可以得到罐內(nèi)油位高度和儲油量的變化情況. 由于儲油罐經(jīng)常發(fā)生縱向傾斜和橫向偏轉(zhuǎn)變位，需定期對罐容表進(jìn)行重新標(biāo)定．變位參數(shù)一般無法測量，只能根據(jù)“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)進(jìn)行識別計(jì)算．罐容表標(biāo)定的關(guān)鍵是建立儲油量與油位高度的關(guān)系表達(dá)式，變位使得表達(dá)式異常復(fù)雜、具有一定的技術(shù)難度．給出變位參數(shù)快速識別方法和罐容表標(biāo)定算法流程是本文的主要內(nèi)容． 選擇罐體一端作為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立了 和 兩個坐標(biāo)系，罐體的沉降運(yùn)動看成平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，或兩個坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換． 用平行于 的平面系列對罐體進(jìn)行分割求和,求出了變位情形下儲油量與油高的三組關(guān)系式. 運(yùn)用最小二乘原理，給出了參數(shù)識別的優(yōu)化模型．對儲油量體積的計(jì)算、罐容表標(biāo)定、參數(shù)識別等編制了完整、穩(wěn)定、可靠、易于推廣的Mathematica程序，并以附錄形式給出． 對算法和程序適當(dāng)修改，移植到“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”中將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益．
獲獎情況
- 論文的部分內(nèi)容榮獲2010年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽湖南賽區(qū)本科組三等獎
鑒定結(jié)果
- 有相當(dāng)大的實(shí)用價值，具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
- [1]姜啟源，謝金星等，數(shù)學(xué)模型[M]，第三版，北京：高等教育出版社，2003． [2]付昶林，傾斜油罐容量的計(jì)算[J]，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，第二期：43-52，1981． [3]潘孝光，傾斜臥式油罐容積測量與計(jì)算[J]，油氣儲運(yùn)，第六期：47-50，1987． [4]管冀年，趙海，臥式儲油罐罐內(nèi)油品體積標(biāo)定的實(shí)用方法[J]，計(jì)量與測試技術(shù)，第三期：36-37，2004． [5]高恩強(qiáng)，豐培云，臥式傾斜安裝圓柱體油罐不同液面高度時貯油量的計(jì)算[J]，山東冶金，第一期：26-28，1998． [6]吳建國，數(shù)學(xué)建模案例精編[M]，北京：中國水利水電出版社，2005． [7]韓中庚，數(shù)學(xué)建模競賽獲獎?wù)撐木x與點(diǎn)評[M]，北京：科學(xué)出版社，2007． [8]FrankR.Giordano,葉其孝，姜啟源等譯，數(shù)學(xué)建模[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005． [9]梁國業(yè)，廖健平等，數(shù)學(xué)建模[M]，北京：冶金工業(yè)出版社，2004． [10]蔡常豐，數(shù)學(xué)模型建模分析[M]，北京：科學(xué)出版社，1995．
同類課題研究水平概述
- 儲油罐是19世紀(jì)發(fā)展起來的一種儲存石油及其產(chǎn)品的設(shè)備 ，由于地理?xiàng)l件的限制， 通常加油站都有若干個儲存燃油的地下儲油罐，并且一般都有與之配套的“油位計(jì)量管理系統(tǒng)”，采用流量計(jì)和油位計(jì)來測量進(jìn)/出油量與罐內(nèi)油位高度等數(shù)據(jù)，通過預(yù)先標(biāo)定的罐容表（即罐內(nèi)油位高度與儲油量的對應(yīng)關(guān)系）進(jìn)行實(shí)時計(jì)算，以得到罐內(nèi)油位高度和儲油量的變化情況.許多儲油罐在使用一段時間后，由于地基變形等原因，使罐體的位置會發(fā)生縱向傾斜和橫向偏轉(zhuǎn)等變化，從而導(dǎo)致罐容表發(fā)生改變.按照有關(guān)規(guī)定，需要定期對罐容表進(jìn)行重新標(biāo)定. 立足我國當(dāng)前的實(shí)際情況，從實(shí)際問題出發(fā)，利用生活中采集的一些關(guān)于儲油罐檢測的數(shù)據(jù)，結(jié)合對實(shí)際情況中的圖形分析，對實(shí)際中可能發(fā)生的情況作出簡化假設(shè)，用數(shù)學(xué)的符號和語言結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)的方法和研究成果，建立一套符合國際慣例的理論指導(dǎo)生活中實(shí)際問題. 論文撰寫的基本思路為先建立坐標(biāo)系，選擇合適的坐標(biāo)原點(diǎn)簡化建模的過程，根據(jù)儲油罐各個元件之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，將一定高度的儲油量公式最終統(tǒng)一為單重積分，這樣計(jì)算要方便很多，然后利用窮舉算法解決本問題，與最小二乘法比較，這種方法更簡潔，與單純的插值算法比較，這種方法更有效.文章定量分析了兩種罐內(nèi)油位高度和儲油量的變化對罐內(nèi)油量的影響，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義.期望能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步盡我們大學(xué)生的微薄之力.
