О новой версии 2.70

На страницах журнала CADmaster мы уже рассказывали о реализуемом НТП «Трубопровод» проекте «Гидросистема-2005», предусматривающем поэтапную глубокую модернизацию программы тепловых и гидравлических расчетов трубопроводов 1. Проект успешно продвигается: когда пишутся эти строки, начинается бета-тестирование версии 2.70 программы «Гидросистема», о возможностях которой мы и расскажем ниже.

Расчет изотермического течения — теперь для произвольных трубопроводов

Прежде всего версия 2.70 делает огромный шаг вперед в отмене ограничений на сложность и конфигурацию рассчитываемых трубопроводов. Реализован новый алгоритм расчета изотермического течения 2 жидкостей или газов, позволяющий рассчитывать трубопроводы любой сложности, в том числе с кольцами и байпасами. Программа рассчитывает любые расчетные схемы трубопроводов, для которых в каждом узле заданы либо давление, либо баланс расходов в примыкающих ветвях (то есть величина притока или оттока). Таким образом «Гидросистема» охватывает все задачи, встречающиеся в расчетной практике:

  • поверочный расчет (с заданными давлениями в источниках и расходами в потребителях);
  • поверочный расчет против потока (с заданными давлениями в потребителях и расходами в источниках);
  • расчет пропускной способности (с заданными давлениями в источниках и потребителях)

и другие.

Новая версия программы теперь не только самостоятельно перераспределяет расходы по ветвям, но и при необходимости изменяет их направление.

Обновленный расчетный модуль реализует так называемый алгоритм глобального градиента (Global Gradient Algorithm — GGA), изобретенный в 1988 году профессором Болонского университета Эзио Тодини (Ezio Todini) и его коллегами. Этот остроумный алгоритм соединяет в себе простоту реализации метода узловых давлений с быстрой сходимостью метода контурных расходов. За последние годы алгоритм GGA нашел широкое применение в программах гидравлического расчета инженерных сетей — например, в свободно распространяемой и весьма популярной программе EPANET (http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/wswrd/epanet.html), коммерческих продуктах на ее основе, а также в известнейших программах расчета водопровода и канализации WaterCAD, SewerCAD, StormCAD, разработанных фирмой Haestad Methods 3 (http://www.haestad.com). Однако, насколько нам известно, это первое применение алгоритма GGA в российской коммерческой программе.

Разработчики «Гидросистемы» глубоко признательны профессору Тодини за оперативное предоставление информации о методе GGA и ценные советы по его реализации.

При разработке обновленного расчетного модуля удалось сохранить и такое важное достоинство программы, как детальный расчет местных сопротивлений. Коэффициенты местных сопротивлений, как и ранее, рассчитываются с учетом режима течения и числа Рейнольдса — в основном на основе зависимостей, предложенных И.Е. Идельчиком в его классическом справочнике по местным сопротивлениям. Был проведен дополнительный анализ заложенных корреляций, их сравнение с другими экспериментальными данными (в частности со справочником другого классика в данной области — Д.С. Миллера), исправлены обнаруженные неточности. Кроме того, началась работа по анализу новейших мировых экспериментальных данных, не отраженных в упомянутых справочниках, что позволило уточнить расчет гидравлического сопротивления тройников.

Улучшенный пользовательский интерфейс с графической расчетной схемой

Другим важным шагом стала возможность графического представления расчетной схемы трубопровода (рис. 1).

Рис. 1
Рис. 1

При реализации графического представления и способов работы с ним принимались во внимание следующие требования, вытекающие из особенностей рынка программы «Гидросистема»:

  • пользователи уже выполнили в программе огромное количество расчетов, а значит необходимо обеспечить возможность работы с файлами предыдущих версий (старыми расчетными схемами);
  • многие пользователи уже довели приемы работы с программой до автоматизма. Было бы неправильно отнимать у них возможность работать в привычной манере и заставлять переучиваться;
  • поскольку большинство пользователей программы применяет ее сейчас для расчета технологических трубопроводов, графическое представление должно быть приближено к привычным для них технологическим схемам. В то же время следует предусмотреть и другие варианты — например, возможность работы с трехмерным представлением трубопровода при проведении поверочных расчетов на основе более полных геометрических данных модели, созданной с использованием CAD-системы (или данных по трубопроводу, полученных из программы СТАРТ).

Следуя этим требованиям, мы пошли по пути, существенно отличающему «Гидросистему» от аналогичных программ гидравлического расчета трубопроводов. В новой версии пользователь не рисует «вручную» расчетную схему в графическом редакторе (хотя некоторые функции графического редактирования в программу включены). Программа самостоятельно формирует графическое изображение расчетной схемы при загрузке существующего проекта или по мере ввода пользователем информации по новому расчету. При этом как в процессе ввода расчетной схемы, так и по его окончании пользователь может «вручную» отредактировать ее графическое представление.

Одновременно поддерживается множественность представления расчетной схемы. Программа может отображать схему с разной степенью детализации (только с ветвями (рис. 2) или с показом всех местных сопротивлений (рис. 3), с соблюдением масштаба и без него, а также в трехмерном виде, наглядно представляющем вертикальные участки и уклоны (рис. 4), или в любой проекции. Пользователь может работать с тем графическим представлением, которое наиболее удобно для данной стадии проектирования, специфики конкретного расчета и трубопровода. При этом любое представление программа постарается вывести на экран в наиболее наглядном и «удобочитаемом» виде.

Рис. 2
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 5

Отметим, что несмотря на появление дополнительного графического окна, которое занимает достаточно большую часть экрана, удалось сохранить удобную трехпанельную компоновку пользовательского интерфейса (дерево проекта, окно списка и панель параметров текущего элемента). Сделано это благодаря более удобному и компактному дизайну панели параметров элемента (рис. 5), а также реализации режима так называемых «наплывающих» окон. Три панели теперь синхронизированы по текущему элементу не только между собой, но и с графическим окном.

В интерфейсе отдельно сгруппированы информация по узлам (в виде таблицы, показанной на рис. 6), а также панели параметров узла и вкладки параметров концевых узлов ветви (рис. 7). Это обеспечивает возможность без затруднений просматривать и задавать узловые давления, притоки/оттоки в узлах, а также абсолютные высоты узлов.

Рис. 6
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 7

При тепловом расчете встроенная палитра окна списка позволяет быстро переключаться к просмотру интересующих данных: общих, информации об окружающей среде, параметров грунта и тепловой изоляции.

Усовершенствовано задание тройников (прежде этот момент вызывал постоянные сложности). В новой версии тройники устанавливаются не в ветвь, а в узел, что гораздо естественнее. От пользователя требуется только указать ориентацию тройника — к какой ветви относится боковое ответвление (рис. 8), а правильное отображение частей тройника в примыкающих ветвях и учет его местного сопротивления, относящегося к той или иной ветви, в зависимости от направления потоков, программа обеспечит самостоятельно. Пока в программе реализованы только обычные прямые тройники с углом 90°, но в дальнейшем новый подход позволит обеспечить задание и учет других видов «элементов разветвления», таких как тройники под углом, отличным от 90°, разветвления и крестовины.

Рис. 8
Рис. 8

Еще один небольшой, но приятный сюрприз ждет пользователей, выполняющих проектный расчет (выбор диаметров). Теперь программа не только выбирает диаметры, но и сохраняет их, что удобно для проведения последующих поверочных расчетов при необходимости вручную уточнить или изменить значения некоторых из них.

Одновременно с реализацией возможностей, имеющих универсальное применение, продолжается работа над функциями, важными для специальных видов трубопроводов. Так, в версии 2.70 специально по запросу пользователей, рассчитывающих тепловые сети, реализован экспорт результатов расчета в MS Excel с автоматическим построением пьезометрического графика (рис. 9).

Рис. 9
Рис. 9

Интерфейс, разработанный для версии 2.70, открывает широкие возможности его дальнейшего развития применительно к потребностям различных категорий пользователей — в том числе за счет:

  • совершенствования алгоритмов автоматической генерации графического представления расчетной схемы;
  • более удобных средств графического редактирования расчетной схемы;
  • импорта данных из систем трехмерного проектирования и/или программы СТАРТ и «твердотельного» графического представления расчетной схемы;
  • адаптации графического представления к виду, удобному тем или иным категориям пользователей;
  • отображения результатов расчета на графической расчетной схеме.

При этом направления и приоритеты дальнейшей работы мы намерены определять прежде всего на основе отзывов пользователей. Всех интересующихся новой версией программы приглашаем связаться с разработчиками! Ждем ваших писем по адресу .

  1. См.: «Гидравлические расчеты — от прошлого к будущему» — CADmaster № 3/2005, с. 58−62. 
  2. Выбор диаметров и тепловой расчет в версии 2.70 пока выполняются, как и ранее, только для трубопроводов без колец. Эти модули планируется модернизировать позднее. 
  3. Ныне входит в состав компании Bentley Systems.