基于流股和單元的熱力學(xué)物性建模和計(jì)算方法研究.pdf

1、熱力學(xué)物性計(jì)算是化工過(guò)程模擬與優(yōu)化計(jì)算的基礎(chǔ)，它對(duì)于流程的收斂性能和求解結(jié)果有著至關(guān)重要的影響。依據(jù)化工對(duì)象建立的機(jī)理模型通常都會(huì)涉及到流股或是操作單元的物性數(shù)據(jù)，這些物性參數(shù)一般包括了相平衡常數(shù)、密度、焓、熵等。在對(duì)模型進(jìn)行模擬計(jì)算前，首先要確定精確可靠的物性計(jì)算方法。但在實(shí)際體系中的物性計(jì)算往往比較復(fù)雜，可能存在以下難點(diǎn):①使用聯(lián)立方程法建模時(shí)，某些涉及到條件判斷、序貫迭代等過(guò)程的物性計(jì)算過(guò)程破壞了模型的全聯(lián)立;②使用代理模型模擬時(shí)

2、，求解器無(wú)法獲得迭代點(diǎn)的梯度信息;③大規(guī)模過(guò)程模型中需要建立數(shù)量眾多的物性計(jì)算模塊，建模的成本巨大。針對(duì)以上問(wèn)題，本文的主要研究工作和貢獻(xiàn)如下:
　　1、基于Kriging回歸方法和LHS采樣方法，提出了對(duì)熱力學(xué)物性模型建立代理模型的方法，研究了物性模型輸入輸出特征并結(jié)合Kriging回歸方法選擇合適的回歸模型和參數(shù)，使得針對(duì)不同的物性體系都能得到精度較好的代理模型。
　　2、為了使得物性代理模型有較好的收斂性，提出了代理模

3、型的梯度模型，通過(guò)改寫(xiě)回歸模型的解析導(dǎo)數(shù)得到代理模型的梯度信息，并傳遞給建模平臺(tái)下的求解器，使得加入了物性代理模型的全聯(lián)立模型依然保持很好的收斂性。
　　3、針對(duì)化工對(duì)象流股和操作單元眾多的情況，提出了基于流股和單元的物性建模方法，可以根據(jù)對(duì)象物性體系中工況和組成情況快速建立物性代理模型，且滿(mǎn)足最大化復(fù)用性和相互獨(dú)立性，降低了建模的成本。
　　4、為了提高建立物性模型的效率，開(kāi)發(fā)了一套自動(dòng)化程序和外部函數(shù)模型，用戶(hù)可以根據(jù)需