【正文】 0 R39。 ? 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。 某一列元素全部為零 ， 設(shè)備單元為輸入單元 。 系統(tǒng)分隔 系統(tǒng)斷裂 收斂技術(shù) ① 將整個系統(tǒng)分隔成若干個相互之間不存在循環(huán)流 的獨立子系統(tǒng)。 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 22 序貫?zāi)K法的基本原理 決策變量 ? 是系統(tǒng)變量中可以獨立變化以改變系統(tǒng)行為的變量 。聯(lián)立模塊法又被稱作雙層法。 ? 依據(jù) 單元模塊入口 的物流信息，以及 足夠的定義單元特性 的信息，可以計算出 單元出口物流 的信息。 序貫?zāi)K法的缺點 計算效率低 ????? ? 01)( ii xkTf?? ???? 31 )1(1)1()(i iiikZkf??)1(1 ??? iii kZx?)1(1 ??? iiii kZky?圖 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 12 ? 定義 ? 面向方程法又稱聯(lián)立方程法，是將描述整 個過程系統(tǒng)的數(shù)學方程式 聯(lián)立求解 ，從而得 出模擬計算結(jié)果。 ? ②求解優(yōu)化問題時，解的一致性發(fā)生矛盾。 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 23 序貫?zāi)K法的基本問題 ? 序貫?zāi)K法的求解與過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 ②確定循環(huán)流子系統(tǒng)內(nèi)部各單元的計算順序。 關(guān)聯(lián) 矩陣 簡便易寫，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 析識別。 記錄 行 同行非零元 對應(yīng)列 記錄 對應(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。 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RA= ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 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 40 ? ② 剔出行或列全為零的單元，并計入計算順序，寫出降階矩陣。 ? 注：計算順序盡可能由小到大排列 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 43 過程系統(tǒng)模擬的序貫?zāi)K法 ? 序貫?zāi)K法的基本原理 ? 序貫?zāi)K法的基本問題 ? 化工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 ? 系統(tǒng)分隔與排序 ? 再循環(huán)物流的斷裂 ? 斷裂物流變量的收斂 ? 序貫?zāi)K法解設(shè)計問題 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 44 再循環(huán)物流的斷裂 ? 基本概念 對 包含循環(huán)流的不可分隔子系統(tǒng) ，按照一定原則選擇斷裂物流，確定迭代計算順序。 ? c：標記 θ＝ 1的物流為無多余切斷組。 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 53 ? 設(shè)該不可再分塊各單元模型方程為 ? 故計算方程為 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 54 圖 222 ? 收斂單元模塊 執(zhí)行斷裂物流變量收斂功能的模塊 ? 收斂單元模塊的作用 修正迭代變量；判別是否達到收斂。 221 ]/)[( ??ijjijij xxxo b j ? ?? ?321 )( ?? ?? ?? ?j ijijj xxobj421 )( ?? ??? ?? ?j ijkijkjkk xxo b jk表示不同的切斷物流，總共有 K股物流需切斷。如直接迭代法 P=1；弦截法 P=；牛頓法 P=2。阻尼因子分別取值為 ， ， ， ， 。 ②形式如同加權(quán)直接迭代格式，但 q不是常數(shù)組，且不是根據(jù)經(jīng)驗算出。 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 76 序貫?zāi)K法解設(shè)計問題 ? 控制模塊： 不斷監(jiān)督、調(diào)整和反饋傳遞有關(guān)設(shè)計規(guī)定的信息，通過適當?shù)恼{(diào)節(jié)方式改變對應(yīng)的過程參數(shù)，最后得到期望的設(shè)計規(guī)定指標。 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 84 參數(shù)優(yōu)化 優(yōu)化問題加了循環(huán)迭代 ， 而且還增加了目標函數(shù)模型和最優(yōu)化模型 ， 以致求解過程更加復(fù)雜 。 從而大大的提高了收斂速度 。 ? 序貫?zāi)K法具有計算 方向不可逆 的特點，單元模塊的計算只能按從 輸入到輸出 的方向進行，因而不能將設(shè)計規(guī)定要求直接指定為決策變量，只能 通過調(diào)整某些決策變量或系統(tǒng)參數(shù) 使計算結(jié)果滿足設(shè)計要求。 ? )( XGX ? ： ： ： ),( 2111 ?xxgx ?),( 2122 ?xxgx ?),( 21 ?xxgx nn ?)0(X )( )0(XG … X= ： ： ： )0(nx )1(nx)(nnx… )0(1x )1(1x )(1nx… )0(2x )1(2x )(2nx… … G= ： ： ： )0(ng )1(ng)(nng… )0(1g )1(1g )(1ng… )0(2g )1(2g )(2ng… … n (n+1) n (n+1) 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 72 ? ③ 按 ， 計算 。 ? 圖中入料流量為 ／ h，入料組成為丁烷 30％，戊烷 40％，己烷 30％。 ? ②數(shù)值穩(wěn)定性好。 ? 相鄰兩次迭代變量的加權(quán)平方和小于誤差限 ε3。 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 49 （ 2）其他無多余斷裂（ Westerberg） ? 原則： 若某單元的輸出物流，均已被斷裂，那么就用該單元的輸入物流來代替輸出物流。 ? 切斷物流為 S2 故計算順序為： ③ ④ ① ② A B C D 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 ρ θ θ 2 4 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 0 1 0 0 0 0 0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 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 48 回路斷裂步驟 ? a:寫出回路矩陣，同時求出物流頻率 ρ和 θ。 ? ②剔出行或列全為零的單元，并計入計算順序，寫出降階矩陣。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 2022/8/27 38 ? ④ 用 “ 合并單元 ” 代替回路，構(gòu)成簡化矩陣，重復(fù)②。 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)中識別出所有相互獨立的不可分割子系統(tǒng)，排出其計算順序。 結(jié)構(gòu)單元圖 結(jié)構(gòu)單元 ……… 節(jié)點 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