随着我国城镇化进程的不断推进,居民建筑的规模和集中供热的面积日益增加,多热源环状供热管网依靠其经济效益高、安全可靠和良好的运行灵活性等优点,在旧网改造和新网建设过程中受到越来越多的关注。然而,由于多热源环状管网的拓扑结构较为复杂、管段和热用户的数量较大,目前仍难以系统、准确地掌握其运行工况下的水力特性,特别是管网水力交汇点的具体数目和位置,从而直接影响了各热源的实际供热范围和效果。因此,对多热源环状供热管网来说,在明确水力交汇点数目和位置的基础上,系统分析供热管网的水力和热力特性,对实现供热管网的水力和热力平衡具有重要研究意义和应用前景。首先,本文基于流体网络分析法,并以图论为基本理论,利用基尔霍夫定律、管路特性方程和环能量方程,在对多热源环状管网中的水力交汇用户进行虚拟分割的基础上,以多热源环状供热实验管网为例,重点分析了不同类型公共管道的简化处理过程。即针对公共管道上是否存在用户,以及存在用户时是否存在水力交汇用户的不同情况,提出了公共管道断开省略、两端点设置虚拟用户或虚拟热源等相应的水力建模方法。在此基础上,系统地提出了具有普适性的多热源环状管网的水力建模方法和步骤,并以搭建的多热源环状供热实验管网为基础,通过MATLAB软件,分别建立了单热源双环、双热源双环和三热源三环供热实验管网水力仿真模型。其次,利用上述三种不同的水力仿真模型和相对应的供热实验管网,对单热源双环的一种变工况、双热源双环的理想工况和两种变工况以及三热源三环的理想工况分别进行了建模仿真和实验研究,重点分析水力交汇用户的数目和位置,以及各用户压差和流量的异同,并在考虑仪表测量误差的基础上进行误差分析。结果表明,在5种工况下,用户压差的仿真数据与相对应的实验数据的相对误差绝对值的最大值分别为0.42%、2.83%、2.40%、3.17%和0.98%,用户流量的仿真数据与相对应的实验数据的相对误差绝对值的最大值分别为1.96%、2.07%、3.60%、2.18%和1.00%,验证了该仿真模型的有效性和准确性,进而证明了本文建模方法的合理性和适用性。然后,为了更加系统、高效地进行多热源环状供热管网的水力工况分析,本文在已搭建的多热源环状供热实验管网及其水力仿真模型基础上,利用MATLAB GUI建立一个系统、简洁的多热源环状供热实验管网水力仿真平台,并生成相应的可执行文件。平台界面友好,使用简单,利用该仿真平台,可以对供热实验管网三种供热模式下的水力仿真模型的理想工况和变工况进行仿真和研究,并能与相应实验数据进行比较分析,进而促进对多热源多环供热管网的水力工况进行更系统高效的分析与研究。最后,为了进一步研究管道散热损失对集中供热系统热力平衡和节能降耗的影响,本文采用流体网络分析法,考虑散热损失,建立了单热源枝状管网(一次网)的热力仿真模型。基于管网质量平衡和能量平衡,采取质调节和量调节,满足末端用户热需求,分析比较了该管网仿真模型的五种热力工况。仿真结果表明,在一个供暖期(120天)内该模拟管网由散热损失引起的热量损耗最少增加6.42×104GJ,同时,在满足末端用户热需求的前提下,热力平衡比水力平衡至少节能1.79×10~2GJ。