基于流股和單元的熱力學物性建模和計算方法研究.pdf

1、熱力學物性計算是化工過程模擬與優(yōu)化計算的基礎(chǔ)，它對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)化工對象建立的機理模型通常都會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。在對模型進行模擬計算前，首先要確定精確可靠的物性計算方法。但在實際體系中的物性計算往往比較復雜，可能存在以下難點:①使用聯(lián)立方程法建模時，某些涉及到條件判斷、序貫迭代等過程的物性計算過程破壞了模型的全聯(lián)立;②使用代理模型模擬時

2、，求解器無法獲得迭代點的梯度信息;③大規(guī)模過程模型中需要建立數(shù)量眾多的物性計算模塊，建模的成本巨大。針對以上問題，本文的主要研究工作和貢獻如下:
　　1、基于Kriging回歸方法和LHS采樣方法，提出了對熱力學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，通過改寫回歸模型的解析導數(shù)得到代理模型的梯度信息，并傳遞給建模平臺下的求解器，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、針對化工對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，且滿足最大化復用性和相互獨立性，降低了建模的成本。
　　4、為了提高建立物性模型的效率，開發(fā)了一套自動化程序和外部函數(shù)模型，用戶可以根據(jù)需