以數(shù)學模擬為主要技術手段的系統(tǒng)分析已經(jīng)成為研究化工生產(chǎn)過程的重要方法,在設計、優(yōu)化、操作以及管理等方面發(fā)揮著重要的作用。隨著化工技術的不斷發(fā)展,各個尺度化工生產(chǎn)過程之間的耦合程度越來越高,導致描述化工生產(chǎn)過程的數(shù)學模型趨于復雜。目前,復雜化工過程的數(shù)學模擬在建模和求解方面均面臨一定的困難。結(jié)構復雜性是化工過程數(shù)學模型復雜性的一個重要因素,所以針對復雜結(jié)構化工過程的數(shù)學模擬方法值得被進一步研究。本文針對復雜結(jié)構化工過程數(shù)學模擬中面臨的若干問題,基于化工系統(tǒng)拓撲分解的相關理論,開發(fā)出一系列通用有效的復雜結(jié)構化工過程模擬方法和工具,并將其應用于相應的實際問題。具體內(nèi)容包括如下幾個部分:1.針對復雜流程系統(tǒng)建模繁瑣且失誤率高的問題,本文首先基于有向圖的相關理論,開發(fā)了一款通用流程模擬系統(tǒng)組態(tài)工具。該組態(tài)工具具有可視化的繪圖界面,自動將復雜化工過程結(jié)構模型的有向圖形式轉(zhuǎn)化為矩陣形式,實現(xiàn)了復雜流程系統(tǒng)圖形化建模功能,提升了人工建模效率。同時,該組態(tài)工具靈活的節(jié)點和有向線配置功能也為各類流程模擬系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎。然后在通用流程模擬系統(tǒng)組態(tài)工具的基礎上,本文提出了一種有向圖類模擬系統(tǒng)的快速集成開... 

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 化工系統(tǒng)工程和化工流程模擬
        1.1.1 化工系統(tǒng)工程
        1.1.2 化工流程模擬技術的歷史與現(xiàn)狀
    1.2 系統(tǒng)分解方法的研究進展
        1.2.1 系統(tǒng)分塊
        1.2.2 流程切割
    1.3 管道網(wǎng)絡系統(tǒng)模擬方法的研究進展
        1.3.1 非線性代數(shù)方程組直接求解方法
        1.3.2 圖論方法
        1.3.3 人工智能方法
        1.3.4 三種求解方法的對比
        1.3.5 管道網(wǎng)絡系統(tǒng)模擬方法的實際應用
    1.4 間壁式精餾塔的研究進展
        1.4.1 間壁式精餾塔的發(fā)展歷史
        1.4.2 間壁式精餾塔的研究現(xiàn)狀
    1.5 生物丁醇精餾分離工藝的研究進展
        1.5.1 發(fā)酵分離耦合的研究進展
        1.5.2 精餾工藝的研究進展
    1.6 選題背景和研究內(nèi)容
第二章 基于有向圖的通用流程模擬系統(tǒng)組態(tài)工具的開發(fā)及應用
    2.1 引言
    2.2 組態(tài)工具的開發(fā)
        2.2.1 功能分析
        2.2.2 系統(tǒng)設計
        2.2.3 功能實現(xiàn)
        2.2.4 運行效果
    2.3 基于組態(tài)工具的有向圖類模擬系統(tǒng)開發(fā)方法
    2.4 化工穩(wěn)態(tài)流程模擬系統(tǒng)的開發(fā)
        2.4.1 單元和物流的參數(shù)配置
        2.4.2 結(jié)構模型的建立
        2.4.3 基于鄰接矩陣的循環(huán)結(jié)構識別與排序
        2.4.4 切斷物流的迭代格式
        2.4.5 化工穩(wěn)態(tài)流程模擬系統(tǒng)的集成
        2.4.6 應用實例
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于拓撲分解的管網(wǎng)系統(tǒng)模擬方法的研究
    3.1 引言
    3.2 管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學模型
    3.3 管網(wǎng)系統(tǒng)的圖形化建模
    3.4 管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學模型的求解
        3.4.1 基于雙層法的求解算法框架
        3.4.2 管網(wǎng)系統(tǒng)簡化模型的求解
        3.4.3 管網(wǎng)系統(tǒng)嚴格模型的求解
    3.5 應用實例
        3.5.1 實例一
        3.5.2 實例二
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于拓撲分解的通用精餾過程動態(tài)模擬方法的研究
    4.1 引言
    4.2 通用精餾過程動態(tài)模型的建立
        4.2.1 單元模型的建立
        4.2.2 結(jié)構模型的建立
    4.3 通用精餾過程動態(tài)模型的求解
        4.3.1 單元過程求解
        4.3.2 基于序貫模塊法的全局求解策略
    4.4 通用精餾過程動態(tài)模擬系統(tǒng)的開發(fā)
        4.4.1 架構設計
        4.4.2 全局變量設計
        4.4.3 函數(shù)設計與實現(xiàn)
        4.4.4 控制功能的實現(xiàn)
    4.5 應用實例
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于流程模擬的生物丁醇精餾工藝的研究
    5.1 引言
    5.2 研究內(nèi)容與方法
        5.2.1 原料組成與產(chǎn)品要求
        5.2.2 初始分離序列及工藝參數(shù)
        5.2.3 熱力學方法
        5.2.4 技術經(jīng)濟評價
    5.3 基于穩(wěn)態(tài)流程模擬的工藝設計與優(yōu)化
        5.3.1 初始工藝分析
        5.3.2 設計與優(yōu)化方法
        5.3.3 設計與優(yōu)化結(jié)果
    5.4 基于動態(tài)流程模擬的多間壁間壁塔開車過程研究
        5.4.1 動態(tài)模型的建立
        5.4.2 模擬開車過程結(jié)果與討論
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 本課題的創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
附錄
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者及導師簡介
北京化工大學博士研究生學位論文答辯委員會決議書


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Experimental and simulation of the reactive dividing wall column based on ethyl acetate synthesis[J]. Jiangwei Xie,Chunli Li,Fei Peng,Lihui Dong,Shuaiming Ma.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(07)
[2]分壁塔替代兩塔分離芳烴流程改造的研究[J]. 何桂春,張英,伍祥,華濤,邱潔,凌昊.  石油煉制與化工. 2018(02)
[3]萃取精餾隔壁塔精制含水乙腈流程模擬與優(yōu)化[J]. 趙云鵬,張健,白金,封瑞江,王彥娟,鄒雄,董宏光.  現(xiàn)代化工. 2017(12)
[4]共沸-反應精餾隔壁塔制備乙酸乙酯的實驗與模擬研究[J]. 李春利,董立會,馬帥明,姜挺,閆磊.  現(xiàn)代化工. 2017(10)
[5]分壁式萃取精餾分離乙腈-正丙醇的模擬研究[J]. 馬春蕾,唐建可,王琦.  現(xiàn)代化工. 2017(04)
[6]序貫模塊法實現(xiàn)換熱器網(wǎng)絡的模擬[J]. 崔國民,張勤,陸貞,關欣.  工程熱物理學報. 2006(04)
[7]基于遺傳算法和GIS的給水管網(wǎng)水力計算[J]. 儲誠山,程道輝,蘇小紅.  中國農(nóng)村水利水電. 2006(02)
[8]過程系統(tǒng)分解中回路識別理論方法的探討[J]. 姜濤,毛先萍.  系統(tǒng)工程. 2005(07)
[9]分段積分法蒸汽管網(wǎng)水力計算[J]. 李祥立,鄒平華.  煤氣與熱力. 2005(03)
[10]管道網(wǎng)絡拓撲模型與分析計算[J]. 秦導,王健紅.  北京化工大學學報(自然科學版). 2002(02)

博士論文
[1]燃氣管網(wǎng)計算理論分析與應用的研究[D]. 劉燕.天津大學 2004

碩士論文
[1]天然氣液烴輸送管網(wǎng)建模與求解[D]. 郭汭溪.北京化工大學 2018
[2]輕柴油裂解制乙烯工藝流程模擬與優(yōu)化[D]. 黃木軍.北京化工大學 2015
[3]供熱管網(wǎng)水力計算軟件的設計與實現(xiàn)[D]. 田斌.西安電子科技大學 2009
[4]基于圖論的給水管網(wǎng)水力計算方法研究[D]. 祁祖堯.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[5]基于圖形化的供熱管網(wǎng)水力計算方法的探討[D]. 井匯.山東大學 2006
[6]雙層法在管網(wǎng)流量壓力計算中的應用[D]. 馮述華.北京化工大學 2004



本文編號：3685252