基于CAPE-OPEN单元模块的开发研究

发布时间：2017-04-10 10:20

  本文关键词：基于CAPE-OPEN单元模块的开发研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机模拟与仿真在化工领域中日渐广泛的应用,人们对化工通用模拟软件的开发维护与软件间集成提出了更高的要求,因此为了实现流程模拟软件之间的集成,20世纪90年代,CAPE-OPEN(Computer-aided process engineering open simulation environment)作为开放式计算机辅助过程工程的接口标准被制定出来。CAPE-OPEN标准分为单元模块、物性数据库、数值求解器、模拟执行器、热力学方法和错误处理等多个章节及软件接口。开发者只有遵循CAPE-OPEN接口标准,才能实现物性数据库、单元模块以及热力学方法等与支持CAPE-OPEN的化工模拟系统间的相互调用。作者基于单元模块部分的接口标准,在Window 7操作系统下应用Microsoft Visual Studio 2005平台,采用面向对象方法和VC++语言以及COM组件技术,开发了泵、混合器、管段、以及萃取塔等单元模块。针对上述单元模块,建立其数学模型并完成求解算法,接着完成单元模块的用户界面,并实现其保存功能。最后在Aspen Plus V7.2软件环境和支持CAPE-OPEN标准的模拟软件中成功实现了单元模块的加载和调用,对上述单元模块的所有功能逐一进行对比验证,结果表明,开发的单元模块计算结果准确可靠。基于CAPE-OPEN标准的化工模拟软件包含物性数据库、单元模块、热力学方法、求解算法和用户操作界面等五部分,其中单元模块的功能和数量是评价模拟软件能否良好的解决实际问题的重中之重。因此,CAPE-OPEN标准化工单元模块的开发,是实现基于CAPE-OPEN标准的化工模拟软件开发的基础,具有较强的理论和实际应用价值。本文所开发的基于CAPE-OPEN标准的单元模块可以作为上述软件的一部分被模拟系统识别调用,不仅实现了软件间的集成,而且单元模块的调用是通过动态链接库文件的形式完成的,很好的保护了开发者的知识产权。
【关键词】：单元模块 CAPE-OPEN 软件开发 模拟优化 面向对象 接口标准
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ018
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 前言8-10
• 1 文献综述10-30
• 1.1 化工过程模拟软件的研究进展10-13
• 1.1.1 基于DOS系统下化工过程模拟软件10-11
• 1.1.2 基于面向对象系统的化工软件稳态模拟11-12
• 1.1.3 动态与稳态结合的模拟软件12-13
• 1.1.4 基于网络的动态模拟软件13
• 1.2 化工模拟软件中的单元操作模块13-24
• 1.2.1 单元操作模块概述13-18
• 1.2.2 不同化工过程模拟软件单元模块的特点18-24
• 1.3 面向对象技术24-27
• 1.3.1 面向对象的程序设计24-26
• 1.3.2 MFC与COM26-27
• 1.4 课题背景及研究内容27-30
• 1.4.1 课题背景27-28
• 1.4.2 主要研究内容28-30
• 2 CAPE-OPEN标准概述30-38
• 2.1 CAPE-OPEN组件31-32
• 2.2 CAPE-OPE的命名和格式32-33
• 2.2.1 CAPE-OPEN的命名规则32-33
• 2.2.2 CAPE-OPEN的数据格式33
• 2.3 CAPE-OPEN接口标准分类33-36
• 2.3.1 物性数据库的接口标准34
• 2.3.2 单元操作模块接口标准34
• 2.3.3 热力学接口标准34-35
• 2.3.4 CAPE-OPEN的实现实例35-36
• 2.4 CAPE-OPEN的优越性36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 3 基于CAPE-OPEN化工单元模块的开发38-58
• 3.1 操作系统及开发语言的选择38-40
• 3.1.1Windows操作系统简介38
• 3.1.2 开发环境的选择38-39
• 3.1.3 单元模块开发语言的选择39-40
• 3.2 单元模块的开发40-57
• 3.2.1 功能定义40
• 3.2.2 数学模型40-41
• 3.2.3 用户界面41-49
• 3.2.4 求解部分49-51
• 3.2.5 数据的保存51-52
• 3.2.6 单元模块的测试52-57
• 3.3 本章小结57-58
• 4 基于CAPE-OPEN化工过程单元模块的测试58-82
• 4.1 泵58-66
• 4.1.1 功能58
• 4.1.2 数学模型58-60
• 4.1.3 用户界面60-62
• 4.1.4 泵测试实例62-66
• 4.2 管段66-73
• 4.2.1 功能66-67
• 4.2.2 数学模型67-70
• 4.2.3 用户界面70-72
• 4.2.4 管路测试实例72-73
• 4.3 萃取塔73-80
• 4.3.1 功能73-74
• 4.3.2 数学模型74-76
• 4.3.3 用户界面76-78
• 4.3.4 萃取测试实例78-80
• 4.4 本章小结80-82
• 结论82-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录90-92

【参考文献】

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本文编号：296504