化学动力学过程模拟软件的开发

采用Borland C Builder 6.0可视化编程环境和基于面向对象的C 语言开发动力学模拟软件。该软件中对微分方程组的求解采用四阶龙格-库塔法。该软件适用于模拟各种化学动力学过程,用户可以根据不同情况设置复杂反应的任意步骤及其基元反应、相应反应速率常数及各物种的初始浓度和反应时间等。软件根据用户设定的参数自动计算出参与反应过程中各物种的浓度变化,同时提供Excel输出功能和绘图功能,可以直观地看到反应的动力学曲线。该软件不需要其他应用软件支持,可以在Windows 98/Me/2000/XP/2003下直接运行。程序涉及到的算法,需要较复杂的数据结构,程序采用C 语言提供的标准模板库,简化了程序设计并提高了运行效率。该软件模拟了一个包含平行-连串反应的化学动力学过程,运行速度较快,并得到精确的计算结果。     

SPR生物传感检测系统软件的设计与实现

介绍了一种基于VC++6.0的表面等离体激元共振(SPR)生物传感检测系统软件的设计与实现.软件利用VC++6.0的MSComm控件,通过串口输入采集数据,结合Access数据库对数据进行操作、保存.数据处理后可得到SPR信号中的共振角度,并可实时绘制出反应曲线.同时,可以选择不同的化学反应动力学模式与相应的公式进行化学反应动力学的模拟,以便实验过程的指导和实验结果的分析.该软件已用于本实验室自主研制的Kretschman结构SPR生物传感器.水和空气的传感检测实验证实了该软件在SPR生物传感信号采集与分析中的可行性.     

数学软件Mathematica在化学反应工程中的应用

化学反应工程中会遇到大量复杂的数学模型求解和数学模型参数估值问题,以往依靠手工或编写计算机程序计算.本文采用数学软件Mathematica求解了若干化学反应工程中的数学问题,例如用FindRoot命令求取非理想反应器的轴向扩散模型中彼克列(Pe)准数,NonLinearFit命令进行反应动力学模型中的参数估值,符号计算和数值计算求反应器模拟中的定积分和微分方程的解.求解过程表明Mathematica强大的计算功能可以避免编程工作,且具有可视和图形化的特点,是求解化学反应工程中的数学问题的先进工具.     

复杂区域流场计算的驾驭式可视化软件开发

本文将流体力学计算技术和可视化技术有机地结合起来，开发了用于三维复杂区域流场数值模拟的驾驭式可视化软件，该软件不仅具有跟踪式可视化功能，即在程序运行过程中以图形方式显示并输出所有中间计算结果，而且具有在不止计算的情况下对计算进程进行控制的驾驭式可视化功能。，     

运载火箭结构动特性分析工具的设计与实现

运载火箭的结构模型复杂,只有通过开发专用的仿真分析软件,才能高效、便捷的对其开展动力学特性分析;为保证工具建设的实用性,该软件基于航天领域应用广泛的Patran/Nastran软件进行二次开发;针对仿真分析流程,设计实现了运载火箭结构动特性分析工具,涵盖了建模与计算模块、结果后处理模块、模态筛选模块与模型修正模块,并提炼了其中的关键技术;经工程实践表明,工具可提升设计效率,且计算结果准确、通用性与扩展性强,在工程中具备良好的应用价值。     

反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结果分析工具VARxMD

反应分子动力学(ReaxFF MD)是一种很有潜力研究较大体系(1000个原子)复杂化学反应的方法。国际上现有的ReaxFF MD模拟结果分析工具无法让用户了解所模拟的过程中发生的化学反应细节,对于规模小或简单的反应体系进行人工分析还可以接受,但对于原子规模达到~1000-~10000的大体系模拟,反应分析功能的缺乏,将使研究者对反应机理的分析陷入困境。本文研发的反应分子动力学分析与可视化工具VARxMD(Visualization and Analysis of ReaxFF Molecular Dynamics),它是国际上第一个实现对ReaxFF MD模拟轨迹进行化学反应自动分析的工具。VARxMD是基于Qt/VTK和其它第三方库研发的跨平台图形用户界面程序,借助化学信息学的化学结构处理方法,对ReaxFF MD模拟结果轨迹中的原子、物种、成断键的分析,并结合数据可视化和分子片段结构可视化,实现对ReaxFF MD模拟结果的深度分析,可获得模拟过程中完整的化学反应信息。VARxMD已应用于煤热解和聚乙烯等复杂分子体系热解的化学反应机理探索,且VARxMD具有通用性,有望被应用于更多的体系。     

大规模软件结构度量工具设计与应用*

大规模软件的结构度量将软件中看做特殊的网络结构进而计算网络的拓扑特征以反应软件特性。实现了一种大规模软件度量工具,根据功能需求,首先给出了工具模型的整体设计;然后分别阐述了各个进程的详细设计和功能以及数据库结构的设计;最后应用工具对六种不同节点数和边数的大规模软件进行度量,计算了各个进程所要耗费的时间。结果表明,度量工具能够很好地满足功能和时间性能的要求。     

Corel Chemlab在化学动力学实验教学中的应用

虚拟化学实验室(Corel Chemlab)是一款模拟实验仿真软件,为化学实验和教学提供虚拟的实验平台.本文简介软件的功能和使用,利用软件模拟氧化-还原反应过程,推导反应速率方程并计算反应的活化能,研究浓度和温度对化学反应速率的影响.结果表明,软件在模拟化学动力学实验中具有良好的可操作性和实用性,在实验教学中发挥着积极作用.     

运载火箭控制系统频域分析软件开发

该文阐述运载火箭控制系统频域分析软件的开发过程。由于运载火箭姿态运动的动力学模型复杂，只有通过开发专有的计算和分析软件，才能够对其开展频域分析，为降低开发难度，该软件基于成熟的CSCAD软件Matlab做二次开发。该文对该软件的基本结构和关键技术做阐述，重点讲如何采用合适的算法计算火箭姿态动力学的传递函数、如何恰当运用Matlab中的频域分析工具开展频域分析。实践表明该软件拥有计算结果准确，通用性强的优点，且程序简洁，功能易扩充。该软件已经在工程实践中发挥出非常积极的作用。     

基于CAPE-OPEN标准的反应组件开发

为了让反应系统与流程模拟软件的耦合度更低、代码可复用性更高,基于CAPE-OPEN标准开发了反应组件:按照接口标准实现了反应对象、反应包管理器和一个反应包,反应包中包含了对平衡反应和幂次方动力学反应的定义和计算;将各部分对接,形成一个完整的反应求解组件;最后使用支持CAPE-OPEN标准的模拟器进行调用,将计算结果与常用模拟软件进行对比和分析,结果表明该组件计算准确。     

ReaxFF MD模拟结果分析中化学反应路径网络的发现

反应分子动力学(ReaxFFMD)是一种极具潜力可应用于模拟较大规模分子体系(10,000个原子)化学反应的新方法。大规模ReaxFF MD模拟得到的原子轨迹和键级信息中蕴含着复杂的化学反应信息,人工分析机理并不现实。利用作者课题组开发的反应分子动力学分析与可视化工具VARxMD可从模拟结果中自动获取物种信息和详细的化学反应列表,并提供了基于子结构等特征对反应物种及其参与的反应进行分类。本工作在此基础上,进一步扩展了对指定起始反应物物种与目标产物物种之间的所有反应路径的搜索、并构建化学反应网络的功能。本文概要介绍反应路径的搜索策略,并以含能材料CL-20热分解生成N2产物为例,介绍了反应路径搜索得到的反应路径及其交互式可视化的应用。     

氧化还原平衡智能处理系统(OREICS)的开发

以Visual Basic为工具,结合数据库技术,开发了氧化还原平衡智能处理系统(OREICS)。该软件针对氧化还原平衡涉及的有关问题,提供了标准电极电势查询、电极电势计算、氧化剂／还原剂强弱判断、电池反应方向判断、计算反应平衡常数,以及元素电势图的自动生成和歧化反应判断等功能。软件界面友好,使用方便,可作为处理氧化还原平衡问题的强有力的工具。     

环流式旋风除尘器设计软件的开发

对于旋风除尘器的设计主要依靠手工计算进行，其过程繁琐且难以保证其准确性。针对旋风除尘器设计的特点，利用Visual Basic 6．0及AutoCAD工具开发了一个环流式旋风除尘器设计软件CycloneDraw。通过该软件用户只需输入操作条件，即可得到旋风除尘器的结构简图。该软件具有设计计算、数据库查询、生成设备图等功能。用户界面友好、操作方便、运行可靠稳定。     

地源热泵地热换热器模拟设计软件的研制

为了更好的进行地源热泵地热换热器的设计,且设计时能够方便地使用所需的参数信息,从而有效地利用相关的数学模型进行复杂的计算,采用Delphi 7开发了地源热泵地热换热器模拟设计软件,实现了各种参数的快速准确输入,并在该软件中集成DeSTII软件,对建筑负荷进行动态模拟.该软件能快速的进行模拟计算和设计计算,计算结果根据不同类型在Exoel中分别以表格和曲线图的形式显示,为地热换热器的准确设计提供了有效的数据参考,大大提高了设计的效率和准确性.     

继电接触器控制的可视化计算机辅助设计系统

本文阐述了一种继电接触器控制系统的计算机辅助设计软件,该软件用可视化的设计方法进行控制线路的设计并可进行模拟运行,以验证设计是否正确.文中对该软件的系统组成、软件的各主要功能及其实现方法、软件的辅助功能等进行了详细的论述,并对软件的使用方法作了简要的说明.     

单变量系统建模与控制器设计的软件实现

工业过程对象一般可用带时间延迟的低阶单变量系统描述.针对工业控制对象,设计了一个新的软件,该软件从系统辨识得到控制对象模型,根据辨识模型进行PID控制器的设计,可指导手动控制器参数调节.该软件用Matlab实现系统辨识、控制器设计算法和GUI图形界面,可独立于Matlab运行;并在模型阶辨识准则、带时间延迟一阶模型近似、PID控制器设计饱和环节和非线性环节三个方面提出了新的方法.仿真结果表明,该软件设计的控制器具有良好的控制效果.     

降膜蒸发器设计软件的开发

目前,对于降膜蒸发器的设计尚无专用软件,依靠自行编程结合手工计算进行设计,其过程繁琐而且难以保证精确性。针对降膜蒸发器设计的特点,我们以Delphi 5.0作为开发工具,开发了一个降膜蒸发器设计软件FRCD。通过该软件能得出降膜传热系数、温度等工艺参数,以及传热面积、管型及分布等结构参数。该软件具有良好的用户界面、人机对话功能和图形功能,易学易用。同时,软件内嵌物性数据库,用户可以扩充和修正物性,以满足特定要求。     

Matlab软件在化学反应工程中气固非均相催化反应的模拟研究

Matlab软件作为一种科学与工程计算的数学软件包,用它所带的库函数可以高效、便捷地解决化学反应工程中许多数学问题,从而把人们从复杂的编程与调试中解脱出来,此外,利用它还可以做图象化处理。本文以化学反应工程中的气-固非均相催化反应为例,讨论Matlab在求解非线性微分方程组、插值计算以及图形的绘制等方面的应用,计算过程及结果表明:利用Matlab求解化学反应工程计算问题具有稳定性好、方便快捷,是进行化工设计、计算的好工具。     

双轮机器人车的仿真与控制软件研究

研究双轮机器人动态性能优化设计问题,双轮机器人车要求具有灵活性和趣味性,由于动态精度要求较高,在双轮机器人车的设计中,还缺少一个使用方便、计算准确的计算和控制参数试验的软件工具.另外,在动力学仿真中,还存在对惯性参数变化的计算不够精确等问题.为提高性能,提出在细致推导动力学模型,及惯性参数计算公式的基础上,开发了双轮机器人车的动力学仿真与控制软件,软件可方便地进行不同参数下的动力学仿真计算等功能,包括可尝试不同结构参数、惯性参数、初始状态、阻力、控制参数下的计算功能.通过实例对软件进行了检验和尝试,并研究了车轮大小、爬坡等对电机驱动力矩的需求规律,结果表明,设计的软件可方便地为机器人车的研制提供有力的支持.     

降膜蒸发器设计软件的开发

目的，对于降膜蒸发器的设计尚无专用软件，依靠自行编程结合手工计算进行设计，其过程繁琐而且难以保证精确性。针对降膜蒸发器设计的特点，我们以Delphi5.0作为开发工具，开发了一个降膜蒸发器设计软件FRCD。通过该软件能得出降膜传系数、温度等工艺参数，以及传热面积、管型及分布等结构参数。该软件具有良好的用户界面、人机对话功能和图形功能，易学易用。同时。软件内嵌物性数据库，用户可以扩充和修正物性，以满足特定要求。