赵汉江[1]2002年在《动态流程模拟中管网流量计算的一般问题及解法探讨》文中研究指明在化工装置动态仿真系统和电力装置仿真系统的开发研究与应用中，其管网模型与求解是整个系统的关键。流体网络系统结构复杂、变化多样。流体的压力和流量响应特性具有较强的非线性，且流体压力具有扰动双向传播、响应速度快的特点，导致流体网络系统数学模型中各个方程之间的耦合关系较强，给数学模型求解带来很大的困难。本文介绍了实时动态流程模拟的序贯模块法，在此基础上针对复杂流体网络系统，提出了节点模块，将复杂管网分解为简单树状子管网，序贯求解各个子网络及节点模块，从而对整个管网流量和压力进行实时动态求解。此模块形成的软件成功地应用于锦西化工厂的接技聚醚装置动态流程模拟项目中，经实践和检验证明了该算法的可靠性和实用性。同时本文提出了另一种新的管网解决方案—利用双层法求解管网压力流量。利用线性方程组系数矩阵的稀疏性、对称性和对角占优的特点求解简化模型，同时迭代时不用严格模型，故可减少调用严格模型次数，将复杂迭代问题分解转化为一系列较简单的迭代，明显提高计算速度和数值稳定性。
冯述华[2]2004年在《双层法在管网流量压力计算中的应用》文中指出在化工装置动态仿真系统和电力装置仿真系统的开发研究与应用中，其管网模型与求解是整个系统的关键。流体网络系统结构复杂、变化多样。流体的压力和流量响应特性具有较强的非线性，若网络拓扑结构稍有不同，其网络特性便有可能有很大的差别，而且流体压力具有扰动双向传播、响应速度快的特点，导致流体网络系统数学模型中各个方程之间的耦合关系较强，给数学模型求解带来很大的困难。本文的研究运用邻接矩阵描述化工流程中管道网络拓扑结构，通过分析网络中串、并、分、汇四种基本拓扑特征来识别管网，采用双层法来求解管网流量压力。根据以上研究结果成功地研制出一套应用软件，有效地实现了多分支流体网络自动识别与求解，即模拟软件系统可直接由流程图识别拓扑结构并自动建模与求解管路的流量压力。利用该软件，只需输入管道网络的邻接矩阵，即可自动产生流量压力分布计算的数学模型并进行实时动态求解。应用于某TDI装置动态流程模拟项目的实践、检验，证明了该算法的可靠性和实用性。
刘发[3]2017年在《管网分支—汇合管路动态模拟计算及应用》文中研究指明流程模拟向深度、广度发展的重要标志之一,是动态模拟的普及。化工过程逐步复杂化、自动化和精细化,为了对生产过程进行更为深入、全面的描述、分析,开发复杂大系统的动态模拟系统势在必行。在化工动态流程模拟中,管网的计算是重要的组成部分。它是计算的难点之一,也是开发通用动态模拟系统的关键点之一。如何协调管网和设备的关系,又合理解决拓扑结构的识别,用简便的方法建模,进行高效、稳定的求解计算,是值得研究的问题。解决这些问题,对管网计算有重要的意义。管网模拟计算,需要解决的主要难点问题有两个,一个是管网结构的自动识别,另一个是管网高效、稳定的求解计算。只有解决了这两个问题,才能实现自建模、自求解、高效、稳定求解复杂管网系统。本论文提出了分支-汇合管路,是对串联管路、并联管路、分支管路、汇合管路的补充和完善。通过割线法迭代求解计算,用邻接矩阵搜索进行识别。对复杂管网系统,本文按照串联管路、并联管路、分支管路、汇合管路、分支-汇合管路的顺序,给出管网的求解策略。用邻接矩阵完成识别与合并。识别过程即建模的过程;合并过程即化简消元的过程;流量压力分配过程即计算的过程。最后通过异丙苯、苯酚丙酮等项目进行模拟检验,管网模型在工业实例中取得了良好的应用效果。
马继勇[4]2008年在《管网系统通用动态模拟算法及应用》文中指出在化工过程模拟系统的研发和应用中,由于管网在工艺中起着连接各个过程单元的重要作用,使管网系统模拟成为整个模拟系统的关键之一。管网拓扑结构的复杂多样,管路压力与流量的非线性,以及管路之间较强的相互作用,给管网系统自动建模与快速求解带来很大难度,为研发通用模拟程序带来了困难。通过对管网系统稳态模拟的研究,将模拟过程分为管网的分解、简化、计算、还原四个步骤。研究了运用邻接矩阵法进行管网的分解,关联矩阵法进行管网的简化与还原。在管网的计算中,建立了稳态机理模型并运用联立方程法和序贯模块法进行了求解。通过对管网系统动态模拟的研究,结合管网的动态机理与控制,建立了可控的动态机理模型。运用动态序贯模块法进行管网系统动态模拟,并在模拟过程中,模拟人员可对管网进行控制操作。模拟算法不仅适用于液体管网和气体管网,还可应用于气液管网的模拟。根据以上研究成果编写通用模拟程序,实现了管网系统的自动建模与快速求解。模拟人员只需输入管网邻接矩阵、节点关联矩阵等信息,计算机会先自动建立稳态模型并进行快速求解,为动态模拟做好准备;再自动建立动态模型并进行实时动态模拟。将该程序应用于辽阳石化液相苯加氢工艺的动态模拟过程,通过实践检验了该算法的可靠性和实用性。
陈胜彬[5]2015年在《干气制乙苯全流程动态模拟》文中进行了进一步梳理化工放大是产品从实验室小规模研究到工业生产必须经历的过程。随着化工产品更新换代速度的加快及流程模拟技术的进步,基于机理模型的数学模拟放大技术对解决工程放大问题提供了有力的支持。本文研究了一套新开发的年产12万吨乙苯的干气制乙苯工艺,利用稳态模拟及动态模拟的手段测试了该工艺的合理性。本文对工艺中的苯烷基化及烷基转移反应原理进行了分析,阐述了苯烷基化反应网络,并建立了反应体系的动力学方程。在对全流程进行系统分析之后,利用大型化工流程模拟软件Unisim Design,选取SRK热力学方程,对干气制乙苯全流程进行稳态模拟,以测试工艺流程及工艺参数的正确性。为了测试工艺的动态特性,本文首先建立了物性参数模型、热力学模型等基础模型,对工艺中的烃化反应器、反烃化反应器、精馏塔、加热炉等化工单元设备进行分析,建立了单元设备动态模型。然后将工艺流程图转化为信息流图,建立了结构模型,并对工艺中的控制方案进行研究进而构建了主要的控制模型。最后探讨了求解动态模型的常微分方程解法、双层法及动态序贯模块法。将建立的模型应用于通用化工装置动态模拟与优化平台,并开发出仿真机。将仿真机应用于工艺的集成测试,测试结果与工艺设计值基本吻合,表明工艺设计合理,从而验证了建立的动态模型的准确性。在测试中也发现了一些问题,针对问题的解决提出了相应的改进措施,对工艺的进一步优化提供了技术支持。
刘恒亮[6]2014年在《叁聚氰胺及其甲醛树脂泡沫装置的建模及动态模拟》文中指出本文完成了叁聚氰胺生产流程的动态模拟,并且对叁聚氰胺与甲醛的聚合过程进行了研究。叁聚氰胺流程采用意大利ETCE高压技术,首先对叁聚氰胺流程进行分析,对难查找基本物性的物质进行物性估算,确定本体系的反应网络。然后在物料衡算和能量衡算的基础上对反应器及其他设备进行建模及求解,并成功应用于动态模拟平台。模拟结果与设计值一致,验证了所建模型的正确性。聚合反应器为间歇式全混反应器,叁聚氰胺与甲醛溶液在一定条件下聚合生成树脂。叁聚氰胺甲醛树脂为叁维网状结构,由于其结构的复杂性和分析手段的局限性,其结构研究和聚合过程研究进展缓慢。商业流程模拟软件中采用“生成函数法”求解聚合问题,但由于其求解过程复杂,且误差较大,而“链节分析法”计算过程简单,能满足动态模拟要求。因此叁聚氰胺与甲醛的聚合过程,作者利用“链节分析法”对其进行描述。本文分别讨论了线形结构和树枝状结构两种情况,分别应用于动态模拟平台中,可计算得到聚合物的若干特性指标,如数均分子量等。结果表明所建模型可以较好地描述聚合过程。
王天翔[7]2016年在《动态流程模拟中动力设备与管网的计算及应用》文中进行了进一步梳理动态流程模拟技术是系统工程中技术难度与经济价值均较高的一种模拟技术,其产品——化工厂仿真机常常被用于人员培训和装置优化的工作中,因此,动态流程模拟技术的研发和改进对于提升工厂效益、保障安全生产等方面具有很大的意义。而在化工厂中,以离心泵和压缩机为代表的动力设备虽不进行传质过程,但其巨大的耗电量一直是工艺优化人员关注的对象。由于历史原因,动态流程模拟的程序对于动力设备的模拟计算较为简单,其模型不能体现动力设备的动态特性与能耗特性。此缺陷不仅影响了仿真机的准确性,也限制了动态流程模拟技术在化工厂能量优化上的应用。本论文从离心泵的特性曲线出发,通过对离心泵动态过程的描述,基于前人的研究成果,尝试给出了离心泵动态模块的计算框图。并根据框图及管网流量的计算方法,编写了应用于动态流程模拟的离心泵模块程序。同时,利用城市供水管网的动态计算过程对离心泵模块进行了测试,测试结果与离心泵实际的动态过程和本论文作者的预期相符合。在此之上,笔者基于流程模拟计算尺度对动量传递过程的计算要求,开发了接入管道计算的动力设备计算程序。该程序的模拟效果不及离心泵的单元模块,但是其计算过程不包含迭代,计算效率高,满足流程模拟尺度动量传递计算的要求。在进行离心泵模块开发过程中,本论文作者发现现有动态流程模拟程序中管网计算亦存在计算结果不稳定的缺陷。通过对管道流动计算的回顾,本论文作者从机理层面分析了动态流程模拟中管网计算过程的难度,剖析了当前动态流程模拟程序计算管网流动的方法。在此之上,通过对蒸汽分配动态模拟计算程序的逐步跟踪,本论文作者找到了模拟计算结果振荡的直接原因,并通过改进迭代策略解决了蒸汽分配过程计算结果不稳定的问题。同时,本论文作者分析了引起管网过程计算结果不稳定的根本原因,并据此给出了解决管网计算不稳定的一般策略。本论文对动态流程模拟程序的研发和改进,其意义不仅仅在于给出一个开发动力设备动态模块的完整思路,更在于提供了一种在现有程序的基础上开发新功能,并将新功能融合于现有程序的一种策略。该策略值得流程模拟平台的研发者加以借鉴,也值得平台的使用人员参考。
黄纪萍[8]2014年在《城市排水管网水力模拟及内涝预警系统研究》文中研究指明随着城市建设速度加快和建设规模的不断增加，城市暴雨洪涝灾害日益频繁，造成惨重的人员和经济损失，城市内涝研究逐渐成为水文、水利及市政领域的研究热点。城市内涝的形成与城市排水系统的排水状况息息相关，因此，为了加强对城市内涝形成过程及淹没过程的了解，建立城市排水管网水力模型进行内涝模拟显得尤为重要。本文在前人理论研究和技术实践的基础上，对城市雨洪计算方法进行了较为详细的概括，并提出了在排水管网水力模型构建和积水水深计算方面的方法创新，主要研究内容及成果如下：（1）研究SWMM模型的基本框架和结构，并探讨了该模型各个计算模块的概化模拟方法，尤其是汇流计算部分的水动力计算方法，通过原理介绍说明了运用SWMM模型模拟城市排水管网水力特征的可行性。（2）通过研究ArcGIS地理信息系统平台的功能和优势，分析了基于ArcGIS技术进行排水管网模型构建的优势。阐述了基于Geodatabase数据管理能力构建排水管网数据库并对管网数据进行有效性检验的具体方法，同时，探讨了基于ArcGIS地形分析的下垫面概化方法，实现子汇水区划分和下垫面地理属性特征的计算提取，提高了下垫面的概化精度和模型构建效率。（3）针对SWMM的模拟能力及ArcGIS的数据前后处理能力，阐述了将两个软件功能系统集成的构想及基本技术路线，研究了SWMM计算模块的调用技术和ArcGISEngine组件开发方式，实现了两者的系统集成。针对SWMM模型只能模拟一维水力特征的缺陷，本文提出了将节点溢流水量转化为地表水深的内涝淹没水深计算方法。（4）以深圳市民治片区为研究区域，构建城市排水管网水力模型及内涝预警系统，采用多场次实测降雨和不同重现期设计暴雨对模型进行验证，模拟结果能较好地反映该片区城市雨洪过程，模拟得到的内涝淹没位置及淹没水深与实际调研情况基本相符。研究表明，基于SWMM和ArcGIS技术进行城市内涝模拟可以提高建模效率，能够得到较为理想的模拟效果。
路浩宇[9]2008年在《气体分馏装置的动态模拟》文中进行了进一步梳理本文对液化石油气(LPG)气体分馏装置进行了全流程动态模拟,同时为深入了解精馏塔操作特点和行为特性,还对精馏塔进行了动态建模。气体分馏系统主要包括脱乙烷塔、1#丙烯塔、2#丙烯塔、换热器和泵设备、管网、蒸汽发生设备等。本论文在充分熟悉这些设备的基础上,分别建立了这些设备的数学模型并选择了适宜的解法。最终形成的动态模拟软件应用于实际生产装置的实时仿真,取得了良好的结果。该软件的仿真结果与装置的实际生产数据比较接近,基本反映了气体分馏系统整个过程的规律,可对气体分馏工艺过程进行模拟仿真。从整套工艺装置的模拟情况看,模拟过程能够很好地反映出装置实际运行情况,具有较好的动态特性,不仅可以用来进行仿真培训,还可用于技术人员对工艺过程的技术改造以及控制系统的研究。此研究成果己成功地应用于天津沿海某炼油厂气体分馏车间的职工操作培训。在对精馏塔进行动态模拟时,在稳态模拟的基础上,进行合理的假设和简化,应用“超理论级”模型实现了装置中精馏塔的实时、动态仿真。
崔京浩[10]2004年在《地下工程·燃气爆炸·生物力学》文中指出本文分叁部分,Ⅰ地下工程,指出开发地下空间的重要性,讨论了地下贮库,地下交通及地下工程的若干典型问题;Ⅱ燃气爆炸,讨论了灾害的严重性、燃爆的机理、燃爆对建筑结构的影响以及燃爆的安全性评估等问题;Ⅲ生物力学,讨论了骨骼与脊柱的力学性能及临床应用.
参考文献：
[1]. 动态流程模拟中管网流量计算的一般问题及解法探讨[D]. 赵汉江. 北京化工大学. 2002
[2]. 双层法在管网流量压力计算中的应用[D]. 冯述华. 北京化工大学. 2004
[3]. 管网分支—汇合管路动态模拟计算及应用[D]. 刘发. 北京化工大学. 2017
[4]. 管网系统通用动态模拟算法及应用[D]. 马继勇. 北京化工大学. 2008
[5]. 干气制乙苯全流程动态模拟[D]. 陈胜彬. 北京化工大学. 2015
[6]. 叁聚氰胺及其甲醛树脂泡沫装置的建模及动态模拟[D]. 刘恒亮. 北京化工大学. 2014
[7]. 动态流程模拟中动力设备与管网的计算及应用[D]. 王天翔. 北京化工大学. 2016
[8]. 城市排水管网水力模拟及内涝预警系统研究[D]. 黄纪萍. 华南理工大学. 2014
[9]. 气体分馏装置的动态模拟[D]. 路浩宇. 北京化工大学. 2008
[10]. 地下工程·燃气爆炸·生物力学[C]. 崔京浩. 第十叁届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）. 2004
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