化工仿真软件开发.ppt

第14章 化工仿真软件开发 14.1 概述 14.2 化工仿真软件开发中的几个主要问题 14.3 强化传热过程实验仿真软件开发 14.1 概述 计算机技术和设备的开发成功，促进了计算机技术的多媒体化、智能化 ； 许多具有强大绘图功能的辅助软件的出现，都为计算机辅助教学（CAI）的发展奠定了可靠的基础 ； 开发化工生产实习和化工实验的计算机仿真软件，通过计算机模拟化工生产实习及化工实验 。 14.1.1 仿真（定义、数模） 仿真是通过对代替真实物体或系统的模型进行试验和研究，达到探索真实物体或系统规律的一门应用技术科学。 模型是一事物（或过程）的近似代表或其模仿。所说的事物包括概念、实物、过程或复杂系统。相对于模型来说，原事物可称为原型。仿真可分为物理仿真和数学仿真，关键在它所采用得模型。如果采用数学模型，就是数学仿真；反之，则为物理仿真。 14.1.1 仿真（定义、数模） 模型有数学模型和物理模型之分 如用风洞试验来模拟飞机在空中的飞行情况的风洞及用冷模试验来研究实际系统的规律的冷模试验设备就是物理模型。物理模型的好处是无需建立复杂的数学模型并求解模型，但缺乏数学模型的灵活性。 所谓数学模型就是将一个实际过程各参数之间的关系及其求解条件用数学方程组来描述。它是实际过程特征的数学描述。 14.1.2 化学化工仿真 化学化工仿真就是化学化工过程的数学仿真，它是以起初的化学化工过程基本规律为依据，建立数学模型后，在计算机上再现该化学化工过程的一种应用技术 。 14.1.2 化学化工仿真 优点 ： 提高培训、实验质量和效率； 降低培训、实验成本和时间； 既有真实感又安全可靠； 对新开发的控制方案、优化设计可预先得到调试； 进行现场常规操作、实验，可不受限制。 14.1.3 仿真软件开发策略 化工仿真系统软件的开发通常有两种方式 ： 一是应用多媒体合成平台，将多媒体素材有机组装成所要的系统，这一类平台具有代表性的是北大方正的方正奥思（Founder Author）以及Macromedia公司的Authorware ； 二是应用可视化开发语言工具，如Microsoft公司的Visual C++和Visual Basic，以及Borland公司的C++ Builder和Delphi等。 14.1.4 化工仿真软件基本要求及功能 对新开发的化学化工仿真软件的基本要求是： 操作系统的运行环境是Windows中文版，或者带有中文平台的Windows英文版 ； 人机界面友好，全部采用标准的Windows图形窗口； 图像分辨率高；可实现多任务操作，方便用户使用。 14.1.4 化工仿真软件基本要求及功能 14.1.4 化工仿真软件基本要求及功能 仿真操作训练：这是化工仿真系统的核心。根据正确的操作步骤，通过鼠标直接操作阀门或仪表等设备，可以完成仿真的全部过程，并依据仿真操作情况给出仿真的操作成绩。 化工数据的读取及数据的处理：在实验装置已处于稳定运行状态下，在相应的仪表上读取原始数据，只有在完整读取数据之后，才可以调用数据处理模块对数据进行处理，并将处理结果以图、表的形式显示出来。 14.1.4 化工仿真软件基本要求及功能 思考题测试：在本系统中，将基本实验知识以选择题的形式给出，学生可以选择正确的选项，并对测试进行评分。 帮助系统：在进行仿真操作的过程中，可以充分利用Windows的多任务操作，从完全Windows风格的帮助系统中获得有关实验或生产原理、实验或生产的目的、实验操作步骤或开车停车的过程、数据处理及软件的使用等方面的帮助信息。 14.1.4 化工仿真软件基本要求及功能 其它辅助功能：软件可以提供快速信息提示功能，每个化工过程均有众多的设备及仪表，当鼠标在相应设备或仪表上停留一、两秒钟后，就会弹出浮动信息条，提示该设备或仪表的名称及简单的功能介绍。操作者在开始仿真操作之前，可以先采用此方法熟悉化工的流程，提高仿真的操作效率。另外，在仿真操作失误的情况下，通过弹出消息对话框给出警告及信息提示。 14.2 化工仿真软件开发中的几个主要问题 14.2.1 过程建模 14.2.2 界面图形 14.2.3 控制算法 14.2.4 阀门调节 14.2.5 动画效果 14.2.6 帮助系统 14.2.7 考题系统 14.2.1 过程建模 数学模型就是实际化学化工过程的数学描述它规定了化学化工系统的各个参数和变量之间的数学关系，通常表现为一个数学方程组。 14.2.1 过程建模 对于实际过程的合理简化应注意做到以下四点： （1）简化但不失真； （2）简化但能满足应用要求； （3）简化使之能适应当前实验条件，以便于模型鉴别和参数估； （4）简化使这能适应现有的计算机能力。 14.2.2 界面图形 任何一个仿真软件