【正文】 形結(jié)構(gòu)時(shí)， 系統(tǒng)的模擬計(jì)算順序與過程單元的排列順序是完全一致的 。 混合器 反應(yīng)器 換熱器 閥 閃蒸器 A， B A， B， C A,B,C 水 水 A,B,C A,B,C A,B,C A,B,C 分割器 壓縮機(jī) A,B,C A,B,C A,B,C 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 24 序貫?zāi)K法的基本問題 ? 用序貫?zāi)K法處理具有再循環(huán)物流系統(tǒng)的模擬計(jì)算時(shí)，需要用到 分隔、斷裂 (Tearing)和 收斂 (Convergence)技術(shù) 。 S9 5 6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S10 3 2 1 4 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 25 S4 S1 S2 S3 S5 B A C S4 S1 S2 S3 S5 B A C 收斂模塊 S39。4 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 26 序貫?zāi)K法的基本問題 ? 序貫?zāi)K法的基本問題 ? ① 迭代變量的選擇； ? ② 計(jì)算順序的確定； ? ③ 修正循環(huán)流假定值的迭代方法。 系統(tǒng)分隔 系統(tǒng)斷裂 收斂技術(shù) ① 將整個(gè)系統(tǒng)分隔成若干個(gè)相互之間不存在循環(huán)流 的獨(dú)立子系統(tǒng)。 ②確定各子系統(tǒng)的計(jì)算順序。 ① 對(duì)包含循環(huán)流的子系統(tǒng)，確定斷裂物流。 ②確定循環(huán)流子系統(tǒng)內(nèi)部各單元的計(jì)算順序。 修正循環(huán)流假定值的迭代方法。 收斂算法 ， 斷裂物流變量的特性 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 27 化工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 ? 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 單元過程的數(shù)學(xué)模型 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型 ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型 描述過程單元的連接關(guān)系 將工藝流程圖轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)單元圖（有向圖或信息流圖）；基于結(jié)構(gòu)單元圖矩陣表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。（結(jié)構(gòu)單元圖用數(shù)學(xué)形式表示） 系統(tǒng)由哪些單元 (物流）組成？單元之間又是怎樣聯(lián)系的？ 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 28 化工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 ? 結(jié)構(gòu)單元圖 由工藝流程圖轉(zhuǎn)化而來。 結(jié)構(gòu)單元圖 結(jié)構(gòu)單元 ……… 節(jié)點(diǎn) 物流 （ 能流 ） 設(shè)備 虛擬單元 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 29 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 30 化工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 ? 結(jié)構(gòu)模型矩陣表示 過程矩陣 (Process Matrix) Rp 矩陣行號(hào)與結(jié)構(gòu)單元的序號(hào)對(duì)應(yīng) 元素的數(shù)值為與該單元有關(guān)的 物流號(hào) + 表流入單元物流 表流出單元物流 Rp= 適合于系統(tǒng)做順序計(jì)算的需要 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 31 化工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 ? 結(jié)構(gòu)模型矩陣表示 關(guān)聯(lián)矩陣（ Incidence Matrix) RI 矩陣行號(hào)與結(jié)構(gòu)單元的序號(hào)對(duì)應(yīng) 矩陣列號(hào)與物流號(hào)對(duì)應(yīng) + 1表物流流入單元 0 表物流與單元無關(guān) 1表物流流出單元 元素值 j列元素值和為零 為中間連接流 j列元素值和為 +1 為系統(tǒng)輸入流 j列元素值和為 1 為系統(tǒng)輸出流 j列元素值和為零 ， 且 +1在 1之前為循環(huán)流 ∑ 1 0 0 1 0 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 32 化工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 ? 結(jié)構(gòu)模型矩陣表示 鄰接矩陣（ Adjacency Matrix） RA 矩陣行號(hào)與結(jié)構(gòu)單元的序號(hào)對(duì)應(yīng) 矩陣列號(hào)與結(jié)構(gòu)單元的序號(hào)對(duì)應(yīng) 1表有物流從單元 i流入單元 j 0表無物流從單元 i流入單元 j 元素值 特點(diǎn)：對(duì)角線上元素為零；沒有反映物流與單元之間關(guān) 系； 便于回路識(shí)別 。 某一列元素全部為零 ， 設(shè)備單元為輸入單元 。 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 33 三種矩陣優(yōu)、缺點(diǎn)比較 名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 過程 矩陣 簡(jiǎn)便易寫，占計(jì)算機(jī)單元不多， 但幾乎囊括了全部需要的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)信息。 不能用于回路識(shí)別。 關(guān)聯(lián) 矩陣 簡(jiǎn)便易寫，各列元素之和也提供 了信息，可判斷系統(tǒng)的輸入流、 輸出流、內(nèi)部流，能用于回路分 析識(shí)別。 占有大量計(jì)算機(jī)內(nèi)貯單 元。 鄰接 矩陣 形式簡(jiǎn)單，便于矩陣運(yùn)算，可用 于回路分析識(shí)別。 占據(jù)內(nèi)存大，僅反映單 元之間關(guān)系，沒有物流 與單元關(guān)系。 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 34 ? 系統(tǒng)分隔：利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)矩陣，從系統(tǒng)中識(shí)別出所有相互獨(dú)立的不可分割子系統(tǒng)，排出其計(jì)算順序。 ? 方法：通路搜索法；矩陣法 ? 回路：從某一單元出發(fā)，沿物流逐次通過不同的單元和物流，再回到原出發(fā)單元所形成的單向回路。 系統(tǒng)分隔與排序 必須同時(shí)求解的若干單元構(gòu)成的 可以獨(dú)立求解的單元本身構(gòu)成的 不可分割子系統(tǒng) 有反饋聯(lián)結(jié) 不可再分隔子系統(tǒng) 無反饋聯(lián)結(jié) S8 2 3 4 5 6 1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S9 S10 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 35 鄰接矩陣通路搜索法 ? 回路確定： 從某行號(hào)開始，找出該行非零元并記錄對(duì)應(yīng)列號(hào)；再從該列號(hào)同數(shù)字行號(hào)開始，找其行的非零元素，并記錄對(duì)應(yīng)的列號(hào)，依此，直到列號(hào)與最開始的行號(hào)相同為止，這時(shí)得到一個(gè)回路。 ? 獨(dú)立單元： 行或列矩陣元素均為零。 記錄 行 同行非零元 對(duì)應(yīng)列 記錄 對(duì)應(yīng)行非零元 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 36 示例 1 ① 寫出描述系統(tǒng)的鄰接矩陣。 S8 2 3 4 5 6 1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S9 S10 某六單元過程系統(tǒng) 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 RA= ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①② ③ ④ ⑤ ⑥ 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 37 ? ② 剔出行或列全為零的單元，并計(jì)入計(jì)算順序，寫出降階矩陣。 ? ③ 用通路搜索法找出回路。 ? ② ③ ② ④ ⑤ ⑥ ④ 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 RA= ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①② ③ ④ ⑤ ⑥ 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 R39。A= 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/2