化工过程混杂系统模拟计算平台CHSST的设计开发

论文摘要

随着计算机科学、面向对象建模理论、化工工艺以及软件工程的不断发展,化工过程模拟软件在实际生产中的应用变得日益广泛和深入,同时现有的许多化工软件为进行化工过程研究提供了强有力的工具支持,但它们大部分是适用于连续过程,且用面向过程的建模和编程方法来开发程序,其结果是建模过程条理不够清晰,程序的可读性和易维护性不高。实际上,随着经济的多元化发展,人们对量少、附加值高、多目的精细化工产品的需求变得越来越多,而它们的生产过程主要表现为间歇与半连续操作方式为主的工业过程。 本课题根据以上情况,针对化工过程混杂系统连续与离散并存的动态特性,运用面向对象思想设计开发了即可实现化工厂的稳态过程模拟,又可用于连续/离散过程动态模拟的通用软件CHSST模拟器。 在本文中,首先研究对混杂系统进行面向对象、模块等级分解的模型构建,然后分别阐述了CHSST模拟器具有的适用于化工过程混杂系统的功能及其结构合理的语言,并从开放模块的设计思路与体系结构出发对CHSST软件的开发过程进行说明,重点介绍了CHSST语言结构及其实现过程,最后以板式塔的模拟计算为例描述了CHSST模拟器基于模块等级分解的建模方式,层次分明、简单易学的语言和可用于模拟物理/化学不连续过程的基本功能。

论文目录

• 一 前言
• 1.1 化工混杂系统介绍
• 1.2 化工过程系统应用软件的发展历史
• 1.2.1 连续过程模拟软件
• 1.2.2 混杂（离散/连续）过程模拟软件
• 1.2.3 通用混杂（离散/连续）模拟软件
• 1.3 现有化工过程模拟软件
• 1.3.1 CHEMCAD
• 1.3.2 ASPEN PLUS
• 1.3.3 gPROMS
• 1.3.4 ABACUSS
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 二 面向对象系统建模与CHSST模拟器
• 2.1 面向对象
• 2.1.1 类和对象
• 2.1.2 面向对象的四个基本特征
• 2.2 系统建模
• 2.3 面向对象系统建模过程
• 2.3.1 系统组成
• 2.3.2 描述变量
• 2.3.3 系统参数
• 2.3.4 相互关系
• 2.4 面向对象系统建模的特点
• 2.4.1 模型信息封装
• 2.4.2 模块等级分解
• 2.4.3 可重用性和可扩充性
• 三 CHSST语言结构
• 3.1 CHSST语言结构
• 3.2 CHSST总语法图
• 3.3 DECLARE分程序
• 3.4 MODEL分程序
• 3.4.1 PARAMETER
• 3.4.2 UNIT
• 3.4.3 VARIABLE
• 3.4.4 SELECTOR
• 3.4.5 SET
• 3.4.7 EQUATION
• 3.5 SIMULATION分程序
• 3.5.1 任务实体
• 3.5.2 过程实体
• 四 CHSST体系结构
• 4.1 用户界面
• 4.2 编译程序
• 4.2.1 词法分析
• 4.2.2 语法分析
• 4.2.3 语义分析
• 4.2.4 目标代码生成
• 4.3 执行程序
• 4.3.1 建模处理模块
• 4.3.2 模型求解处理模块
• 4.4 计算程序包
• 五 CHSST应用
• 5.1 定义描述变量类型与流程类型
• 5.2 构建新模型类型:板式塔
• 5.2.1 声明模型参数、变量、流程
• 5.2.2 确定变量之间的相互关系
• 5.3 模型模拟计算
• 5.3.1 定义任务实体
• 5.3.2 声明过程实体
• 5.4 模拟计算结果
• 六 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录