基于CAPE-OPEN热力学计算系统开发

发布时间：2017-03-29 19:20

  本文关键词：基于CAPE-OPEN热力学计算系统开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前计算机技术已经渗透到各行各业中。从上个世纪80年代开始,在美国出现了许多化工流程模拟软件公司像AspenTech、SimSci等。但是各软件公司独立发展,互相不兼容。在AspenTech公司的倡议下,于上个世纪90年代末欧盟制定并提出了CAPE-OPEN接口标准,即开放式计算机辅助过程工程接口标准。国内遵守CAPE-OPEN接口标准开发的化工软件或组件很少,所以对CAPE-OPEN接口标准加以研究,并开发化工热力学物性计算系统。本文在Visual Studio编程环境下,利用Visual C++编程语言开发了一个热力学物性计算系统,该热力学物性计算系统完全遵循了CAPE-OPEN标准。因为按照CAPE-OPEN标准的热力学部分编写的接口,所以开发的热力学物性计算系统组件与Aspen Plus、Hysys等模拟软件相互兼容。热力学物性计算系统在连上数据库就可以导出物性包,Aspen Plus、Hysys等模拟软件就可以调用。深刻了解CAPE-OPEN标准的变量类型、接口规范、函数方法,研究分析化工过程模拟系统的热力学计算结构组成,设计每个组件的基本功能、实现方法和接口通信方式。利用Visual C++语言开发模拟系统热力学模块的GUI用户图形界面和各个组件。使用Visual Studio 2010开发环境编写界面部分,使用Visual Studio 2005开发环境编写焓求解子程序、熵计算子程序、密度计算子程序、吉布斯能计算子程序、定压热容计算子程序、饱和蒸汽压计算子程序、两相相平衡计算子程序。从而实现物流中各个物性的求解。通过查阅文献资料和方程推导,使用Visual C++语言编写了SRK方程、PR方程、PRSV方程、SRKBM方程、PRBM方程、Wilson方程、NRTL方程、UNIQUAC方程、UNIFAC方程等计算程序用于各物性求解。本文所进行的CAPE-OPEN标准热力学部分的研究和热力学物性计算系统的开发成果,具有很强的基础价值和实用价值,可以在此基础上继续研究CAPE-OPEN标准的其余部分和开发新的热力学方法。
【关键词】：CAPE-OPEN 热力学物性 组件 接口 状态方程
【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】：TP311.52
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 前言8-10
• 1 文献综述10-26
• 1.1 热力学方法模型研究进展10-17
• 1.1.1 立方型和多参数状态方程10-12
• 1.1.2 活度系数模型12-15
• 1.1.3 GE-EoS模型15-17
• 1.2 化工模拟软件中的热力学模块17-19
• 1.2.1 不同化工过程模拟软件热力学模块17-19
• 1.3 面向对象技术与MFC19-24
• 1.3.1 面向对象的程序设计20-21
• 1.3.2 面向对象的问题解决21-22
• 1.3.3 MFC应用程序22-24
• 1.4 课题背景及研究内容24-26
• 1.4.1 课题背景24-25
• 1.4.2 课题的主要研究内容25-26
• 2 CAPE-OPEN标准26-34
• 2.1 CAPE-OPEN的组件28-29
• 2.2 CAPE-OPEN的应用范围29-30
• 2.3 CAPE-OPEN的数据格式和命名法则30-31
• 2.4 热力学计算模块的CAPE-OPEN接口标准31-33
• 2.4.1 ICapeThermoMaterial接口的功能31-32
• 2.4.2 ICapeThermoMaterialContext接口的功能32
• 2.4.3 ICapeThermoCompounds接口的功能32
• 2.4.4 ICapeThermoPhases接口的功能32
• 2.4.5 ICapeThermoPropertyRoutine接口的功能32-33
• 2.4.6 ICapeThermoEquilibriumRoutine接口的功能33
• 2.4.7 ICapeThermoUniversalConstants接口的功能33
• 2.4.8 ICapeThermoPropertyPackageManager接口的功能33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 基于CAPE-OPEN化工过程热力学模块的开发34-50
• 3.1 操作系统环境的选择34-35
• 3.1.1 主流操作系统简介34-35
• 3.1.2 软件开发系统环境的选择35
• 3.2 热力学计算系统开发语言35-37
• 3.2.1 Visual C++36
• 3.2.2 Visual Basic.Net36-37
• 3.3 热力学物性计算系统的实现37-40
• 3.3.1 热力学接口的相互关系38-39
• 3.3.2 热力学物性值的基准与求解39-40
• 3.4 热力学方程物性的推导求解40-47
• 3.4.1 RK方程41-42
• 3.4.2 SRK方程42-43
• 3.4.3 PR方程43-44
• 3.4.4 PRSV方程44-46
• 3.4.5 PRBM方程46-47
• 3.5 热力学物性计算系统的界面47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 4 基于CAPE-OPEN化工过程热力学模块测试50-70
• 4.1 测试方法50
• 4.2 测试过程与结果50-67
• 4.2.1 SRK方程测试及分析50-54
• 4.2.2 PR方程测试及分析54-57
• 4.2.3 PRSV方程测试及分析57-60
• 4.2.4 PRBM方程测试及分析60-64
• 4.2.5 SRKBM方程测试及分析64-67
• 4.3 本章小结67-70
• 5 结论70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录80-81

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