基于CAPE-OPEN标准的化工过程模拟软件开发

化工过程模拟软件在化工和炼油领域有着广泛的应用,根据功能可将模拟软件划分为描述化工设备的单元操作模块、描述物流性质的热力学模块、对石油进行处理的石油馏分等功能模块,不同模拟软件厂商对这些功能模块都有着独特的数学模型和处理方法。为便于不同模块问的集成,欧盟制定了描述接口规范的CAPE-OPEN标准。本文对CAPE-OPEN标准、模拟软件框架结构、模拟软件开发步骤进行了简单的描述,最终实现了一款完全遵循CAPE-OPEN标准的模拟软件,并利用实际工艺数据对模拟软件进行了测试。     

基于CAPE-OPEN标准的管路单元模块开发

CAPE-OPEN标准化工单元模块是实现基于CAPE-OPEN标准的化工模拟软件的重要组成部分,开发完成的单元模块可以作为软件的一部分被系统识别调用,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,很好地保护了开发者的知识产权。本文采用C++语言与COM组件技术,根据CAPE-OPEN标准开发了支持单相流和两相流压降求解的管路单元模块。对其数学模型、求解算法和用户界面分别用不同的类进行描述,通过实例将管路单元模块的计算结果同国际通用的过程模拟软件Aspen Plus V7.2对比,结果表明开发的单元模块管路准确性高,具有较强的理论和实际应用价值。     

化工物性数据库国内外进展

本文简要地介绍了近年来国外和国内化工物性数据库的进展,和世界上有关化工物性数据源组织。对化工物性数据库的发展方向提出一些看法。     

基于CAPE-OPEN标准的热力学物性模块开发

基于CAPE-OPEN标准开发了热力学物性计算模块。首先按照接口标准实现物流对象接口、物性包接口、相平衡计算接口、物性计算接口;其次实现热力学方程的求解计算,将各部分对接,形成一个完整的热力学物性求解模块;最后将热力学方程中的PR物性计算包导入Aspen plus并与其相应物性包的计算结果进行对比,结果表明该模块计算准确,相对误差在0.1%以内。     

基于ORACLE的化工物性数据库关系模型设计

文中介绍了 ORACLE 数据库的特点,并根据我国化工物性数据库发展状况,提出采用 ORACLE 关系数据库系统进行老系统改造更新的策略。通过分析,建立了化工物性数据库中的数据模型,完成了基于 ORACLE 的化工物性数据库系统的关系模型设计。     

基于Web的工程物性数据库查询系统

物性数据库是进行化工计算的基础,网络工程物性数据库一方面给用户提供了一种方便快捷的查询途径,另一方面也给化工网络仿真协作实验提供了后台数据。根据三层B/S结构,采用Java语言和Access数据库系统,设计了基于Web的工程物性数据库查询系统的实现框架、具体的体系结构及技术方案,实现了常见的化学物质的26种工程物性的查询。用户可以通过网络查询各种物质的物性数据,化工网络仿真实验也能通过这一网络数据库实时的读取数据。     

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。     

基于Web的工程物性数据库查询系统

物性数据库是进行化工计算的基础，网络工程物性数据库一方面给用户提供了一种方便快捷的查询途径，另一方面也给化工网络仿真协作实验提供了后台数据。根据三层B/S结构，采用Java语言和Access数据库系统，设计了基于Web的工程物性数据库查询系统的实现框架、具体的体系结构及技术方案，实现了常见的化学物质的26种工程物性的查询。用户可以通过网络查询各种物质的物性数据，化工网络仿真实验也能通过这一网络数据库实时的读取数据。     

混合熔盐物性数据库的设计开发

物性数据及其推算对于化工过程模拟、优化和设计具有重要意义。本文探讨了熔盐用于生物质快速催化热裂解生物质的前景。熔盐的熔点、密度、粘度和表面张力等物性数据对生物质热裂解过程有重要影响。本文针对熔盐快速催化热裂解生物质的特定需求,采用热分析法测定了多种混和熔盐的熔点数据;收集整理了文献中的熔点、密度、粘度和表面张力等熔盐物性数据,对其进行了可靠性等级评定;开发了基于Web的熔盐物性数据库。该数据库具有界面友好、操作方便等优点,利用该数据库,可以查询、修改和补充熔盐物性数据。     

基于面向对象的化工物性数据库系统

针对常用的关系数据库在化工方面应用中的不足,提出了一种采用面向对象数据库技术设计的化工物性数据库系统,可以实现对组分的物理性质和热力不计算公式的数据库管理,并能方便地添加热力学计算公式。程序可以简单地集成于各种化工软件之中,作为物性与计算模块使用。     

CAPE-OPEN化工过程仿真设计标准综述

快速、准确、高效的过程建模对于化工及相关过程的合成、设计、监控、优化等尤其重要。该文概要地介绍了化工过程开放式计算机辅助工程设计标准CAPE—OPEN的产生背景，并对单元操作、热力学和物理属性包、数值解题器等部分接口规范和技术特点进行了简要介绍，最后对符合CAPE—OPEN标准的组件测试及其发展前景做出总结。     

Aspen Plus用户模型开发方法探讨

以Aspen Plus支持的几种用户模型开发方法进行了探讨分析，简要介绍了用户模型的开发步骤，以帮助用户熟悉Aspen Plus用户模型的开发方法和步骤。通过介绍和分析Aspen Plus提供的4种用户模型开发方法，发现Fortran用户模型和Excel用户模型易于开发，但支持功能简单，仅适用于简单功能模型的开发，而基于建模工具的用户模型开发则需要专用建模工具的支持，应用范围有限。基于CAPE-OPEN COM技术的用户模型开发可以在功能强大的集成开发环境中进行，有灵活的向导程序引导用户完成模型的开发，开发的模型可在任何支持CAPE-OPEN接口的模拟软件中使用，是最具潜力的用户模型开发方法。     

面向对象的加成聚合反应动力学模拟系统

聚合反应工程建模中,多以机理建模为主。因此,在聚合过程中的计算机辅助设计软件中,对动力学的模拟就尤为重要。本文用面向对象的设计思想,提出了符合CAPE-OPEN技术标准的加成聚合反应动力学模拟系统的思路,并用C++给出了其实现。该软件能动态生成物料衡算方程和矩方程,并将模型与求解器分开,具有良好的开放性。该系统既适用于专业用户,又适用于没有计算机建模背景的人员使用。     

基于CAPE-OPEN仿真系统的研究

快速、准确、高效的过程建模对于化工及相关过程的合成、设计、监控、优化等越来越重要。而过程仿真器是实现过程建模的一个很重要的工具。在工业现场实际应用时需要使用多个仿真软件。不同的仿真软件在互用性、重用性和可扩展性上存在很大的障碍。该文在分析当前过程工业仿真软件存在问题的基础上,介绍了开放式计算机辅助过程工程的体系结构、模块划分、软件设计与实现的方法和工具。通过生物污水处理过程应用实例,验证了开放式计算机辅助过程工程相对于非开放式仿真软件的优越性。     

基于GIS的滑坡地质灾害损失评估建库方法研究

研究了灾害损失评估数据库和模型的建立方法。在此基础上，确定适合模型的数据组织结构、属性信息及编码。以局部区域内滑坡体地理空间数据为基础，利用GIS的数据分析方法，对滑坡体可能威胁的人数和地物财产直接经济损失进行快速评估。     

数据库加速引擎技术研究

数据库加速引擎是位于企业级数据库应用和数据库服务器之间,使用标准接口与底层数据库服务器通信,采用集群方式实现并行处理而不依赖于集成硬件,具有通用性的软件加速系统,能适应对性能要求较高的OLTP应用,该系统的性价比高,可扩展性好,市场前景非常广阔。     

分布式加速事务处理引擎技术及实现

数据库加速引擎是位于企业级数据库应用和数据库服务器之间,使用标准接口与底层数据库服务器通信,采用集群方式实现并行处理而不依赖于集成硬件,具有通用性的软件加速系统,能适应对性能要求较高的OLTP应用.系统采用多个工作线索对数据操作请求进行分发,并利用数据分片技术在子站点上处理操作请求,通过并发控制和一维Hash分片在站点间实现负载平衡.通过测试比较证明,该系统具有高性价比和良好的可扩展性等特点,因而具有广阔的应用前景.     

异构数据库网络共享的研究与实践

通过网络进行数据共享是数据库互联的根本目的.但是内、外异构现象的存在,使得数据库共享往往不能顺利实现.从数据库异构现象产生的根本原因出发,研究解决这个问题的方式与方法.提出在网络数据库管理系统前端增加＂跨库检索＂和＂重新组织＂模块,以分别解决内和外部异构带来的数据共享困难,并设计了相应的解决方案,进行了相应的实践.     

Oracle数据库在属性数据管理中的另类用法

在地理信息系统平台上,实现图元形体数据与属性数据的分离,将图元的属性数据导入到Oracle数据库中进行管理;应用程序通过Oracle数据库,实现对图元属性数据的添加、删除、修改、查询等功能;在数据库中建立数据字典,对各个对象数据表的字段信息进行管理。文章以GeoView3D软件为例,并给出了实现这一构想的思路和方法。