基于CAPE-OPEN标准的对二甲苯氧化反应器建模

流程工业开发的竞争力很大程度上取决缩短计算机辅助软件开发的周期,CAPE-OPEN(computer-aided process environment,OPEN)就是这样1套标准规范,它允许软件供应商、各研究机构及个人进行可兼容组件开发。这些组件以动态链接库的形式无缝构建了1个集成的模拟仿真环境。本文在现有精对苯二甲酸(pure terephthalic acid,PTA)全流程建模与仿真的基础上,将流程核心模块对二甲苯(p-Xylene,PX)氧化反应(continuous stirred tank reactor,CSTR)机理模型重构,封装成为符合国际流程工业接口标准CAPE-OPEN的独立组件,该组件通过开放(equation set object,ESO)接口,向数值求解器与仿真环境提供模型信息,调用CAPE-OPEN兼容物性包进行物性计算,从而完成模型的求解工作。该模块可与标准兼容流程仿真环境Aspen Plus交互,在该环境下将迭代求解结果与原流程模型仿真结果保持在0.1%以内,验证了模型的精确性与稳定性。     

丙烷超临界状态下乙烯淤浆聚合体系组分的物性计算

以生产HDPE过程中丙烷溶剂处于超临界状态下乙烯淤浆聚合过程为研究对象,应用POLYMER PLUS为计算平台,建立含聚乙烯的复杂体系的热力学物性参数的计算方法。通过研究,可见PC-SAFT方程可以准确地计算所研究聚合物系统各组分的热力学物性;处于超临界状态的丙烷的热力学参数可以通过饱和蒸汽压、液相密度以及超临界密度数据拟合得到,且计算丙烷的饱和液相密度和超临界密度的偏差在1.9%以内;聚乙烯的热力学方程参数以及聚乙烯与丙烷的交互参数可以通过聚合物和丙烷在液态和超临界状态时的液相密度拟合得到,计算的聚乙烯和丙烷的混合密度偏差在0.78%以内;应用PC-SAFT方程计算操作条件范围内的聚乙烯热能和聚合热的偏差也在3%以内。     

在微机上运行的热力学物性推算包

热力学物性推算包——THERP是以国外在燃料化工系统模拟中开发的热力学物性推算包为基础,在国内微机CROMEMCO—D上调试成功的一个实用程序。它可灵活地通过物料流向量作为接口,并入到化工过程的模拟计算程序中去。本推算包可求出纯物质或混合物在给定工况的焓,熵,密度,比热,粘度,燃饶热,反应热,反应平衡常数,相平衡常数,闪蒸,泡点,露点等性质。它可以在保持其基本结构的前提下,根据用户需要,增加新的组分和新的推算子程序。     

解析式状态方程计算含临界点方阱流体的性质

含临界区流体的物性计算一直是热力学领域的难点。一般认为，解析式状态方程不可能同时很好地计算远离临界点和靠近临界点流体的热力学性质。该文目的就是验证解析式方程在计算热力学性质特别是接近临界点附近的热力学性质适用性。通过计算机分子模拟数据，研究了各种解析式状态方程计算接近临界区的方阱流体的物性的可能性，结果表明，经过参数重新拟合新的解析式方程，可以很好地计算方阱流体的相平衡、密度等性质，直到对比温度接近临界点0．05处。临界点温度、压力和密度的计算值和分子模拟值也基本符合。该文结果可以为解析式方程计算范围的扩大提供依据，从而试图解析式在工程方面有更加广泛的应用。     

多相多组元化学平衡相平衡程序包PPEC

为向复杂化学及相平衡研究提供优质计算方法,初步引入人工智能,并扩大算法的适用范围,以四个通用计算方法程序为基础建立了一个多相多组元平衡计算程序包(PPEC)。它主要由四个模块组成——通用算法模块,热力学模型模块,转换接口模块和算法推荐模块。PPEC有下述四个功能: 1.它具有四个通用算法RVCS、SVMP、M—SVMP和GCG。用户可任选一个解决问题并能与适当的热力学模型(如UNIFAC、UNIQUAC、NRTL等)相联。 2.程序包自动向用户推荐对特定体系适应性最佳的算法。 3.(1)对一个复杂体系求取用户所希望的一组独立反应方程。(2)计算反应进度。 4.通过几个转换接口程序,用户可以方便地使用PPEC并可处理部分动力学因素的影响。     

软件集成环境下的精馏塔动态仿真

化工过程动态仿真的关键问题是物性数据的计算及非线性微分方程和代数方程的求解，商品化的过程稳态模拟软件能够精确计算纯组分及混合物的物性，而MATLAB/SIMULINK具有强大计算及仿真功能。该文通过将Matlab／Simulink与Aspen Plus模拟软件物性和热力学数据库集成，对精馏塔进行了动态仿真研究。文中阐述了软件集成的方法，建立了精馏塔的通用动态数学模型，在Simulink中以S-函数的方式进行了实现。通过软件集成进行过程的仿真研究，充分利用了现有软件的优势，减少了编程工作量，提高了开发效率。     

基于MATLAB的双液系汽液平衡模型构建及其相图绘制

汽液相平衡数据的测量及热力学模型的研究是化学工程中的重要内容之一。本文借助MATLAB软件计算平台,将在乙醇-环已烷互溶双液系中测定的汽液相平衡实验数据,代入选定的汽液相平衡数学模型Wilson方程,通过程序设计自动完成该关联方程的最小二乘求解,得到其配偶参数;随后,借由回归的Wilson方程计算各实验观测点汽相组成的热力学模型预测值,并与实验值协同统计学方法执行热力学一致性检验。应用结果表明构建的Wilson汽液相平衡模型通过热力学一致性检验,且恒沸点温度及组成数据的预测精度高,整个MATLAB操作过程直观、方便与快捷,绘制的相图美观,符合实验要求。     

非线性H∞导弹纵向自动驾驶仪设计

状态相关黎卡提方程（SDRE）需要在每个采样点求解矩阵Riccati方程,计算成本非常高,不利于实时控制器的实现。将SDRE方法与鲁棒H∞方法相结合,针对导弹纵向自动驾驶仪设计SDRE H∞控制器,利用一种多层回归神经网络结构来进行在线求解代数Riccati方程,从而获得控制器增益。神经网络学习方法采用常规梯度法。仿真结果表明导弹纵向跟踪控制性能好;神经网络在线求解代数Riccati方程有效降低计算成本,且利用硬件实现神经网络求解器。     

卫星任务规划系统时间窗口模块的设计与实现

设计并实现了卫星任务规划系统的时间窗口模块。通过数据接口设置任务的约束要求,利用STK(Satellite Tool Kit)的时间窗口计算能力,计算卫星传感器对于地面目标的可用时间窗口,以简化资源调度模块的求解过程。对于没有可用时间窗口的任务,时间窗口模块能分析时间窗口分配失败的原因,用户可以根据失败原因来分析卫星系统的动态能力。     

基于MVB的协议一致性测试系统设计

针对不同生产厂家的多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)设备存在兼容性和互操作性适应度差的问题,设计了基于MVB的协议一致性测试系统,给出了系统的总体结构、软硬件设计与实现方案,并构建测试集优化模型。测试系统的测试电路接口模块包括物理层接口模块和链路层接口模块两部分,负责将采集的MVB总线上的数据传递给控制与测试模块进行分析和处理。控制与测试模块软件部分着重设计了测试用例集优化模型,并采用高效的商业求解器CPLEX进行有效求解,提高了测试效率。实际运行结果表明:该测试系统是稳定并且高效的,可应用于不同MVB设备的协议一致性测试。     

短信息网关连接模块的分析与实现

本文着重对短信息网关连接模块进行设计分析与实现。该模块由网关通信模块和SGIP协议数据处理模块两个子模块组成。本系统实现了与短信息网关的连接与通信功能,提供了接拆包接口,且支持TCP/IP协议。运行结果表明,该网关连接模块各项功能基本实现,系统比较稳定。     

一种孔隙介质中地下水流并行计算方法

针对孔隙介质中地下水流动问题提出了一种并行数值计算方法,并基于此设计了一套专用于求解大规模三维地下水流动方程的并行计算模块。计算模块基于区域分解的方法实现对模型区域的并行求解,采用了分布式内存和压缩矩阵技术解决大规模稀疏矩阵的存储及其计算,整合多种并行Krylov子空间方法和预条件子技术迭代求解大规模线性方程组。在Linux集群系统上进行了数值模拟实验,性能测试结果表明,程序具有良好的加速比和可扩展性。     

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。     

基于移动代理的网格计算

网格计算环境具有异构性、分布性、动态性、局域自治性等特点,针对以上特性,利用移动代理技术的网格计算方法,可以提供高效统一的应用接口,实现多编程环境下的协同应用求解,从而有效屏蔽其异构和分布等特性,动态适应其资源的变化。详细说明了基于移动代理的网格计算的体系结构和主要模块的功能,并阐述了移动代理的实现过程。     

无线局域网安全分析终端的设计与实现

无线局域网(WLAN)的安全机制是非常脆弱的,因此需要安全分析系统管理WLAN。设计实现了WLAN安全分析系统中的基于嵌入式处理器PowerPC和Linux操作系统的分布式终端。该终端实现了支持安全分析系统中的被动分析和主动分析的接口模块。WLAN数据包的成功捕获和定制发送为接口模块的功能实现提供了依据。     

基于SOPC的LXI总线1553B及ARINC429通信模块设计

基于LXI总线的1553B及ARINC429通信模块的开发需求,提出了系统软、硬件设计方案;硬件设计使用SOPC Builder将IP核、接口、微处理器等集成到FPGA芯片上,设计了模块的以太网接口、1553B接口和ARINC429接口;构建了系统软件结构,编写了驱动程序,实现了基于μC/OSⅡ和LwIP协议的TCP/IP协议,从而实现了1553B及ARINC429总线的通信协议;最终实现了LXI总线的1553B及ARINC429通信模块。     

个人防火墙系统内部模块间通讯的设计与实现

本文主要分析和设计了防火墙系统内部各主要模块之间实现通讯的接口,详细说明了各接口代码、参数的意义和作用,用最精简的代码提高了包过滤防火墙的性能,能更好地保证网络信息的安全。     

并行广义本征值求解器GenELPA

高效率的大规模并行求解广义本征值方程是在计算电子结构等高性能计算学科中的一个重要课题,在未来E级计算的发展上有重要的意义。根据马普研究所近几年开发的一种面向P级应用的本征值求解库(eigenvalue solver for petaflop-applications,ELPA),针对广义本征值问题,开发了一款开源并行广义本征值求解器Gen ELPA,实现了从广义本征值问题到一般本征值问题的转换方法,避免了潜在的问题;然后调用ELPA进行计算,具有良好的计算速度和并行效率;同时采用了类似Sca LAPACK的接口,更加易于使用。在第一性原理软件ABACUS(atomic-orbital based ab-initio computation at USTC)中的实际应用表明该求解器具有理想的计算速度提升。     

面向对象技术的多元缔合体系闪蒸模拟

用面向对象技术抽象出闪蒸类结构和功能,实现闪蒸类的封装、继承、属性和方法.对缔合体系汽相采用维里方程,液相用UNIQUAC方程修正其非理想性,校正缔合组分汽相焓的计算,建立相平衡模型.用一维或二维New-ton-Raphson法对缔合和一般体系的闪蒸过程方程组进行多元闪蒸分离计算,模拟结果与文献值对比平均卡机对偏差小于2.46%.软件将面向对象技术和缔合物系热力学模型及数值分析方法结合,进行闪蒸单元操作的模拟分离计算.可作为基础模块用于化工过程流程模拟、分析、优化及系统集成开发并可用于实际生产过程的闪蒸计算.     

基于MII接口的硬件IP包过滤技术

针对普通VPN实现机制易受攻击的缺陷,提出了一种基于MII接口的硬件IP包过滤技术.利用物理层芯片Back-to-Back技术,在普通VPN机制中增加硬件IP包过滤模块,切断CPU模块和外网的物理直连,防范外网黑客对VPN设备的CPU操作系统和协议栈的扫描、阻塞等攻击.对比普通VPN实现机制,阐述了改进的VPN逻辑原理...