熱工過(guò)程數(shù)值模擬

熱動(dòng)力系統(tǒng)仿真技術(shù)茍小龍2004,10第1講緒論

1.1引言系統(tǒng)仿真技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一門綜合性技術(shù)科學(xué)，它為系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、理論驗(yàn)證、人員培訓(xùn)等提供了一種先進(jìn)的手段。增強(qiáng)了人們對(duì)客觀世界內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識(shí)能力，有力地推動(dòng)了科學(xué)由定性分析向定量分析的發(fā)展。建模與仿真技術(shù)的發(fā)展歷史，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展史。它應(yīng)用計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的最新成果，使其成為具有更強(qiáng)的分析能力，快速滲透到各個(gè)領(lǐng)域，在各個(gè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用又促進(jìn)了系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展。目前，在各個(gè)工業(yè)，甚至社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，建模與仿真日益顯得重要，德國(guó)科研部已把這項(xiàng)技術(shù)列入21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。在我國(guó)航天工業(yè)中，已建立起裝備完善的國(guó)家級(jí)仿真中心，對(duì)各種運(yùn)載系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、飛行器在空中的姿態(tài)及飛行器本身進(jìn)行精細(xì)的仿真試驗(yàn)。在火電、核電、化工行業(yè)都有部級(jí)以上的仿真中心。引言(Con.)可以說(shuō)，建模與仿真從領(lǐng)域的覆蓋面上已差不多包括現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，如：能源、交通、航空、航天、冶金、化工、土木等工程領(lǐng)域，生態(tài)、環(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、金融運(yùn)作等非工程領(lǐng)域。從縱向看，其應(yīng)用的方向有：

設(shè)計(jì)階段──參數(shù)優(yōu)化，動(dòng)態(tài)特性分析、控制系統(tǒng)配置；

工業(yè)性試驗(yàn)階段──放大的理論校核，并進(jìn)行模型驗(yàn)證與完善；

整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試階段──用仿真來(lái)提供調(diào)整的數(shù)據(jù)，避免做大量、昂貴的有時(shí)甚至是不或能做的實(shí)驗(yàn)，大大縮短調(diào)試過(guò)程，使設(shè)備及早投運(yùn)；

系統(tǒng)運(yùn)行階段──提供有關(guān)系統(tǒng)過(guò)去、現(xiàn)在甚至將來(lái)的信息，以利作出正確決策，如：故障診斷、事故預(yù)報(bào)、預(yù)測(cè)性維修、運(yùn)行方式研究等等；

人員培訓(xùn)──利用仿真模型作仿真培訓(xùn)裝置，訓(xùn)練系統(tǒng)操作人員和管理人員。仿真技術(shù)的特點(diǎn)仿真技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用的主要原因是：有很多生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)及科學(xué)實(shí)驗(yàn)受到經(jīng)濟(jì)、安全、時(shí)間等各方面的限制。

安全性：核電站中的很多實(shí)驗(yàn)，尤其是破壞性實(shí)驗(yàn)是根本不能做的。例如：電全停事故，以研究應(yīng)急系統(tǒng)的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中如發(fā)生意外，則可能導(dǎo)致反應(yīng)堆堆芯燒毀，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生核泄漏。因而，仿真技術(shù)在核電工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，從電站設(shè)計(jì)、安全分析、運(yùn)行規(guī)程編制等均要用到仿真技術(shù)，其運(yùn)行人員每年都要在其相應(yīng)的全仿真機(jī)上培訓(xùn)，進(jìn)行各種操作訓(xùn)練。經(jīng)濟(jì)性及快速性：英法合作生產(chǎn)的“協(xié)合式”飛機(jī)，由于采用了仿真技術(shù)，使其研制周期縮短了。美國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)中心仿真實(shí)驗(yàn)室，采用運(yùn)算速度為20億次/秒的“克雷”計(jì)算機(jī)，用于仿真航天飛機(jī)的氣體動(dòng)力學(xué)性能。與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相比，其耗費(fèi)很小，并且周期短，研制人員的任何一種設(shè)想均可以立即將設(shè)備在計(jì)算機(jī)上制造出來(lái)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)然，所制造出的是一個(gè)虛擬設(shè)備。預(yù)測(cè)性：天氣預(yù)報(bào)、人口預(yù)測(cè)、工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、工程未來(lái)狀態(tài)分析等。復(fù)現(xiàn)性：如洪水、火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害，由于對(duì)原型實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，因而，在這一領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真就具有非比尋常的意義，對(duì)這些自然災(zāi)害的仿真中，人們可以研究防災(zāi)規(guī)劃及在遭遇災(zāi)害時(shí)指導(dǎo)人員疏散。

仿真技術(shù)的意義縱觀仿真技術(shù)的發(fā)展，其研究的初期，以至于目前發(fā)展最快的應(yīng)用最好的是對(duì)各種系統(tǒng)動(dòng)力特性及設(shè)備控制策略的研究。而設(shè)備的物理特性一般由相關(guān)學(xué)科研究。歸納起來(lái)，仿真的意義在于：

1、使系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化；2、使系統(tǒng)研制省時(shí)、省工、省錢，降低系統(tǒng)的研制成本；3、提高系統(tǒng)研制、實(shí)驗(yàn)、調(diào)試和人員訓(xùn)練過(guò)程的安全性；4、可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的特性和在意外情況下的反應(yīng)，從而制定控制策略。尤其在非工程領(lǐng)域，可以盡可能避免直接實(shí)驗(yàn)。1.2仿真的定義

用通俗的話來(lái)講，就是用一個(gè)物理的或數(shù)學(xué)的模型去“模仿”真實(shí)系統(tǒng)的外型、工作過(guò)程或變化過(guò)程。因此也叫“模擬”。其英文名為：Simulation。目前使用較多的中文名詞有：計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)值仿真、數(shù)值模擬、系統(tǒng)仿真、仿真、模擬等，其意義相近，但外延并不完全相同。仿真的確切定義目前尚有爭(zhēng)議，但比較典型的定義有兩種。

(1)仿真是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)特性在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的模仿。該定義強(qiáng)調(diào)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)變化規(guī)律或信息傳遞規(guī)律在特定條件下的相似再現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)了仿真對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的演示性、復(fù)現(xiàn)性。

(2)仿真是建立系統(tǒng)的模型并用模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的過(guò)程。該定義指出仿真包含建模和用模型作試驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)。從而強(qiáng)調(diào)了對(duì)系統(tǒng)建模的重要性和仿真是一種試驗(yàn)活動(dòng)的實(shí)質(zhì)，因而強(qiáng)調(diào)了仿真對(duì)所研究系統(tǒng)的探索性和預(yù)測(cè)性。在電站熱力系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，遵循第一種定義，可進(jìn)行培訓(xùn)用實(shí)時(shí)仿真器的開(kāi)發(fā)；遵循第二種定義，可進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和過(guò)程分析用仿真器或原理型仿真器的開(kāi)發(fā)。在仿真的定義中，有兩個(gè)術(shù)語(yǔ)必須作進(jìn)一步的解釋：系統(tǒng)、模型。

1.3系統(tǒng)1、什么叫系統(tǒng)系統(tǒng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用得非常廣泛，如：控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)所涉及的物理規(guī)律不同，規(guī)模不同，而且描述它的形式、處理它的方法也大不相同。在系統(tǒng)仿真中系統(tǒng)的定義是：按一定規(guī)律結(jié)合、相互作用、相互依存，完成一定功能的諸部分的組合體，叫系統(tǒng)。從定義可以看出，系統(tǒng)是廣義的，它概括了所有工程或非工程的系統(tǒng)。它可以是一個(gè)部件，一臺(tái)設(shè)備，一個(gè)熱力系統(tǒng)，一個(gè)控制系統(tǒng)，一個(gè)電站，一個(gè)電網(wǎng)，一個(gè)能源體系等工程系統(tǒng)；也可以是社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物、環(huán)境、管理等非工程系統(tǒng)。2、系統(tǒng)環(huán)境所謂系統(tǒng)環(huán)境是指系統(tǒng)以外的與之相聯(lián)系的外部關(guān)系。任何一個(gè)系統(tǒng)都存在于一定環(huán)境中，它要受到環(huán)境變化的影響，研究系統(tǒng)就必須確定它與環(huán)境的關(guān)系，這一關(guān)系也稱它為邊界條件或約束條件。系統(tǒng)和系統(tǒng)環(huán)境與研究的目標(biāo)有關(guān)。例如：如果要研究火電站的一個(gè)單元機(jī)組，則所界定的系統(tǒng)邊界就是電網(wǎng)。而單元機(jī)組可分為：機(jī)、爐、電、控各子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)也仍然有邊界，各子系統(tǒng)又有下級(jí)子系統(tǒng)。這里提到了子系統(tǒng)的概念，要注意：子系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)的，如果研究的目標(biāo)是鍋爐，則可以稱做鍋爐系統(tǒng)，其子系統(tǒng)為：過(guò)熱器、再熱器、汽泡等等。如果只研究過(guò)熱器，也可叫過(guò)熱器系統(tǒng)?？傊合到y(tǒng)、子系統(tǒng)、系統(tǒng)環(huán)境都是相對(duì)的，與研究的目標(biāo)有關(guān)。系統(tǒng)又分為連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)。1.4模型

（1）什么叫模型描述真實(shí)系統(tǒng)某種或某些特性的實(shí)體或數(shù)學(xué)方程，稱為模型。（2）模型分類模型可分為：實(shí)物模型（或叫物理模型）和數(shù)學(xué)模型兩大類，每一類又可分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩種。靜態(tài)模型是系統(tǒng)靜態(tài)特性的表達(dá)，動(dòng)態(tài)模型是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的表達(dá)。數(shù)學(xué)模型的分類⑴根據(jù)模型的時(shí)間集合來(lái)分連續(xù)時(shí)間模型──用實(shí)型數(shù)來(lái)表示時(shí)間；離散時(shí)間模型──用整型數(shù)來(lái)表示時(shí)間；混合時(shí)間模型。⑵根據(jù)模型的狀態(tài)量來(lái)分連續(xù)變化模型──狀態(tài)量的變化是連續(xù)的；離散變化模型──狀態(tài)量的變化是不連續(xù)的，它只在特定的時(shí)刻變化，而在兩個(gè)特定的時(shí)刻之間保持不變。⑶根據(jù)模型中各種描述變量是否存在來(lái)分,模型的描述變量包括：輸入量、輸出量、狀態(tài)量。如果一個(gè)模型既沒(méi)有輸入量，也沒(méi)有有輸出量——閉式模型,反之，為開(kāi)式模型。如果一個(gè)模型沒(méi)有輸入量──自治模型，反之，為非自治模型。如果一個(gè)模型沒(méi)有狀態(tài)量──無(wú)記憶模型，反之，為有記憶模型。

數(shù)學(xué)模型的分類（Con.）⑷根據(jù)模型中描述變量的函數(shù)關(guān)系來(lái)分確定模型/隨機(jī)模型線性模型/非線性模型病態(tài)模型/非病態(tài)模型。

⑸從數(shù)學(xué)模型的具體形式分狀態(tài)量的軌跡連續(xù)變化模型離散變化模型模型的時(shí)間集合連續(xù)時(shí)間模型常微分偏微分連續(xù)時(shí)間離散事件分為：面向進(jìn)程面向事件面向活動(dòng)離散時(shí)間模型偏微分離散時(shí)間系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)差分方程有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)馬爾可夫鏈模型(6)在對(duì)某些系統(tǒng)的研究中，還把裝有數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)與實(shí)物模型或?qū)嵨镞B接在一起進(jìn)行試驗(yàn)，這種仿真稱為半實(shí)物仿真。(7)若按仿真試驗(yàn)的時(shí)間標(biāo)尺與實(shí)際系統(tǒng)標(biāo)尺的比值來(lái)分，當(dāng)＝1時(shí)，稱為實(shí)時(shí)仿真，當(dāng)≠１時(shí)，稱為非實(shí)時(shí)仿真。若<１，稱為超實(shí)時(shí)仿真，1為欠實(shí)時(shí)仿真。有實(shí)物介入的半實(shí)物仿真多為實(shí)時(shí)仿真。而無(wú)實(shí)物介入的多為非實(shí)時(shí)仿真。

1.5計(jì)算機(jī)仿真的三要素及三個(gè)基本活動(dòng)

1、系統(tǒng)、模型與仿真之間關(guān)系密切。系統(tǒng)是被研究的對(duì)象，模型則是系統(tǒng)某種或某些特性的描述。一般說(shuō)來(lái)，模型不僅是系統(tǒng)的代表，而且應(yīng)該是系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。因研究重點(diǎn)之不同，對(duì)同一系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不是唯一的。而仿真，則包含兩個(gè)環(huán)節(jié)：建立模型及用模型作試驗(yàn)。2、系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容是研究連續(xù)域內(nèi)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性而不是靜態(tài)特性；系統(tǒng)仿真的主要方式是數(shù)學(xué)仿真而不是實(shí)物仿真；系統(tǒng)仿真的主要工具是數(shù)字計(jì)算機(jī)。因此，我們所講的仿真的內(nèi)涵就是指在數(shù)字計(jì)算機(jī)上對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行試驗(yàn)。3、計(jì)算機(jī)仿真包括三個(gè)要素和三個(gè)基本活動(dòng)。三要素是：實(shí)際系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型和數(shù)字計(jì)算機(jī)；聯(lián)系這三個(gè)要素的三個(gè)基本活動(dòng)是：模型建立，仿真模型建立和仿真試驗(yàn)(運(yùn)行）

1.6計(jì)算機(jī)仿真的步驟及原則

計(jì)算機(jī)仿真就是建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型并將建立的模型放到計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，以分析問(wèn)題，解決問(wèn)題。根據(jù)上小節(jié)概括的計(jì)算機(jī)仿真的三要素和三個(gè)基本活動(dòng)，可將計(jì)算機(jī)仿真的全過(guò)程分解成以下7個(gè)步驟：(1)界定實(shí)際系統(tǒng)(2)建立數(shù)學(xué)模型(3)建立仿真模型（含編寫(xiě)源程序）(4)編寫(xiě)仿真試驗(yàn)程序(5)模型調(diào)試驗(yàn)證(6)運(yùn)行模型用以分析研究實(shí)際問(wèn)題(7)仿真結(jié)果處理

(1)界定實(shí)際系統(tǒng)主要是指確定仿真對(duì)象，確定仿真的目的和內(nèi)容，并以此為依據(jù)，對(duì)所研究的實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行必要的假定、簡(jiǎn)化、分解或合并，確定系統(tǒng)內(nèi)具體的組成部分及相互連接關(guān)系，確定邊界條件和約束條件，劃出一個(gè)界限。

一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)，往往是很復(fù)雜的，試圖用一個(gè)“萬(wàn)能”的模型來(lái)描述整個(gè)系統(tǒng)的所有特性和所有細(xì)節(jié)幾乎是不可能的，也是不可取的?？尚械霓k法是根據(jù)研究者感興趣的目標(biāo)，在深入認(rèn)識(shí)對(duì)象的基礎(chǔ)上，將其分解成更“單純”的系統(tǒng)，更小的系統(tǒng)，即作必要的簡(jiǎn)化假設(shè)，加必要的約束條件和邊界條件，突出研究的主要問(wèn)題，明確系統(tǒng)的可控因素和不可控因素。有時(shí)，根據(jù)某種需要，也可把一些性能相同的部件合并在一起，比如兩臺(tái)并聯(lián)的水泵用一臺(tái)來(lái)代替，兩上串聯(lián)的給水加熱器用崐一個(gè)加熱器來(lái)代替；反之，也可進(jìn)行分解，比如把過(guò)熱器分成不同的幾段來(lái)表示。

界定系統(tǒng)要注意的另一個(gè)重要問(wèn)題是邊界條件的設(shè)定。系統(tǒng)邊界反映了系統(tǒng)同外界的聯(lián)系。這種聯(lián)系表現(xiàn)為系統(tǒng)與外界的信息交換量，系統(tǒng)對(duì)外界的作用，外界對(duì)系統(tǒng)的反作用，系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)或大系統(tǒng)的兼容性。從模塊化（見(jiàn)1.4.4）的概念出發(fā)，我們總是希望一個(gè)系統(tǒng)相對(duì)地更獨(dú)立，外界或外系統(tǒng)對(duì)其影響更小。另外，要注意的是，邊界條件在運(yùn)行中是可變化的。當(dāng)邊界條件是某變量的函數(shù)時(shí)，它可能反映了不同的運(yùn)行狀態(tài)或不同的設(shè)計(jì)方案，反映了外界對(duì)系統(tǒng)的反作用。約束條件的設(shè)定反映了系統(tǒng)的“能力”。約束條件嚴(yán)，系統(tǒng)分析解決問(wèn)題的廣度受限制，但深度相對(duì)增加；約束條件松，廣度較好，而深度相對(duì)減弱。通常，我們并不希望約束條件規(guī)定得太嚴(yán)。界定系統(tǒng)時(shí)，往往要畫(huà)出系統(tǒng)組成示意圖，直觀地表示出系統(tǒng)的邊界和內(nèi)部連接、組成關(guān)系。

(2)建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是對(duì)所研究系統(tǒng)的抽象和進(jìn)一步簡(jiǎn)化。這種抽象和簡(jiǎn)化，因建模者對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，建模者對(duì)系統(tǒng)關(guān)系和注意的重點(diǎn)不同，建模者所收集到的與系統(tǒng)相關(guān)的信息之不同，以及建模采用的方法之不同而有差別，這就是說(shuō)，表示同一系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不是唯一的。建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型要做兩件事，一是寫(xiě)出反映系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律或特性的變量間的關(guān)系式；二是為這些關(guān)系式提供必要的數(shù)據(jù)。關(guān)系式通常的表達(dá)形式為：微分方程、代數(shù)方程、傳遞函數(shù)、差分方程和狀態(tài)方程。提供的數(shù)據(jù)可來(lái)源于設(shè)計(jì)、實(shí)測(cè)，經(jīng)驗(yàn)。建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，應(yīng)考慮滿足以下原則：

1、清晰性。

2、簡(jiǎn)化性。

3、組合性。4、準(zhǔn)確性。5、通用性。

(3)建立仿真模型1、將數(shù)學(xué)模型改寫(xiě)成適宜于用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)源程序的形式。

2、選擇數(shù)值算法。

選擇算法時(shí)，要注意以下原則：

①算法要適合求解的問(wèn)題。比如，實(shí)時(shí)仿真應(yīng)選擇實(shí)時(shí)算法：病態(tài)問(wèn)題選用病態(tài)算法；非線性問(wèn)題采用非線性算法等等。

②選擇算法要兼顧計(jì)算的穩(wěn)定性、精確性和計(jì)算效率三個(gè)方面并根據(jù)求解問(wèn)題的性質(zhì)在三者間進(jìn)行權(quán)衡折衷。但穩(wěn)定性是首要條件。

③選擇算法要考慮使用的數(shù)字計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，字長(zhǎng)和存貯空間。

④在先進(jìn)仿真語(yǔ)言支持下，如有必要，可在一份程序中的不同段采用不同的算法和不同的步長(zhǎng)。

⑤熱力系統(tǒng)往往是一個(gè)病態(tài)系統(tǒng)，建議選擇求解病態(tài)問(wèn)題十分有效的Gear(吉爾)算法。

3．采用某種語(yǔ)言

(4)編寫(xiě)仿真試驗(yàn)程序仿真的實(shí)質(zhì)就是利用仿真模型作試驗(yàn)。因?yàn)榉抡嬖囼?yàn)是人通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行仿真模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，利用仿真模型(或稱為模型源程序)作試驗(yàn)的內(nèi)容．步驟．方式，也應(yīng)寫(xiě)成計(jì)算機(jī)程序的形式。仿真試驗(yàn)程序與仿真模型程序是作用與被作用的關(guān)系。當(dāng)代仿真技術(shù)總是把仿真模型程序與仿真試驗(yàn)程序作為兩個(gè)獨(dú)立的文件分開(kāi)，這同以往把模型．試驗(yàn)寫(xiě)在一份程序里，顯然是一大進(jìn)步。1．試驗(yàn)的條件：包括試驗(yàn)取值．試驗(yàn)次數(shù)，試驗(yàn)時(shí)間，積分步長(zhǎng)，試驗(yàn)穩(wěn)態(tài)求取等。2．試驗(yàn)的內(nèi)容：包括何時(shí)何處施加何種擾動(dòng)；不同時(shí)間，不同地點(diǎn)，不同擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果的比較；多種擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；感興趣的初始條件設(shè)置發(fā)生變化，邊界條件發(fā)生變化．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置發(fā)生變化，運(yùn)行工況點(diǎn)不同等對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響；在一定約束條件下的尋優(yōu)等等。試驗(yàn)內(nèi)容的擬定取決于試驗(yàn)的目的。模型分別用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，運(yùn)行特性分析，事故預(yù)測(cè)及事故分析，優(yōu)化控制，技改方案論證及技改結(jié)果分析時(shí)，將有不同的試驗(yàn)內(nèi)容。

在編寫(xiě)試驗(yàn)內(nèi)容的程序時(shí)，應(yīng)考慮到便于調(diào)試模型，便于修改試驗(yàn)內(nèi)容。3．試驗(yàn)的結(jié)果。包括：①試驗(yàn)結(jié)果的輸出方式：比如終端屏幕顯示，打印機(jī)輸出及格式，圖形輸出及格式；②試驗(yàn)結(jié)果的輸出量：哪些變量要輸出，輸出的時(shí)間間隔及時(shí)間。③試驗(yàn)結(jié)果的存放，確定哪些量以及它們的中間結(jié)果或最終結(jié)果需要存放，存放的文件名的設(shè)定。④調(diào)試．出錯(cuò)信息，其它分析信息的輸出和存放。

(5)模型調(diào)試驗(yàn)證把寫(xiě)好的仿真模型程序和仿真試驗(yàn)程序放到計(jì)算機(jī)上作初始運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，修改錯(cuò)誤，再運(yùn)行，反復(fù)多次，直到程序能順利執(zhí)行，得出“較為滿意”的結(jié)果，這一過(guò)程稱為模型調(diào)試。通過(guò)間接經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等直接經(jīng)驗(yàn)，檢驗(yàn)“較為滿意的結(jié)果”是否符合客觀規(guī)律和實(shí)際，如果不符，要對(duì)模型作修改，直至符合一預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，這一過(guò)程稱為模型的驗(yàn)證或確認(rèn)。

要調(diào)試和驗(yàn)證一個(gè)模型程序，需要過(guò)以下5關(guān)：

1．程序編譯關(guān)。2．程序連接關(guān)。3．初始運(yùn)行關(guān)。4．找穩(wěn)態(tài)關(guān)。5．與預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照關(guān)。

(6)運(yùn)行模型用以分析研究實(shí)際問(wèn)題編寫(xiě)好的仿真試驗(yàn)程序是運(yùn)行仿真模型程序的命令序列，它作用于仿真模型程序，在計(jì)算機(jī)上使模型程序運(yùn)轉(zhuǎn)(執(zhí)行），以實(shí)現(xiàn)建模仿真的目標(biāo)。

運(yùn)行仿真模型與數(shù)值求解計(jì)算是有區(qū)別的。數(shù)值求解一般說(shuō)來(lái)是在某種特定條件下進(jìn)行的一次解算，而仿真運(yùn)行是一種試驗(yàn)，是在不同條件下對(duì)模型的多次解算，并對(duì)這些解算結(jié)果進(jìn)行綜合分析。所謂的“運(yùn)行”模型而不是“求解”模型，正是要強(qiáng)調(diào)仿真的這種試驗(yàn)性質(zhì)。

七．仿真結(jié)果的處理

主要指：1仿真結(jié)果的可信度分析，確定是否要做補(bǔ)充試驗(yàn)，仿真結(jié)果的存放，編寫(xiě)仿真試驗(yàn)報(bào)告。2仿真結(jié)果是否要用其它分析工具作進(jìn)一步運(yùn)算分析，以獲得更大的效果。

2連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2.1連續(xù)系統(tǒng)模型的一般概念

一般連續(xù)系統(tǒng)模型都可以表示為一階微分方程組或狀態(tài)方程組：

或其中

也可寫(xiě)成：2.2狀態(tài)與狀態(tài)變量

狀態(tài)：系統(tǒng)的狀態(tài)是表示系統(tǒng)的最少的一組變量（狀態(tài)變量），只要知道了在t=t0時(shí)這組變量和t>=t0時(shí)的輸入，那么就完全能確定系統(tǒng)在t>=任何時(shí)間的行為。因此，系統(tǒng)在t時(shí)間的狀態(tài)是由t0時(shí)的狀態(tài)和t>=t0時(shí)的輸入唯一確定，它與系統(tǒng)在t0前的狀態(tài)和輸入無(wú)關(guān)。

狀態(tài)變量：系統(tǒng)的狀態(tài)變量是確定系統(tǒng)狀態(tài)的最少的一組變量，如果以最少的N個(gè)變量x1(t),x2(t),x3(t),…,xn(t)就能完全描述系統(tǒng)的行為，那么這樣n個(gè)變量是一組狀態(tài)變量。值得注意的是：狀態(tài)變量并不一定是物理上可測(cè)的量或可觀察的量。

2.3連續(xù)時(shí)間模型

假定一個(gè)系統(tǒng)的輸入量，輸出量以及內(nèi)部狀態(tài)量都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，那么可以用連續(xù)時(shí)間模型來(lái)描述它，連續(xù)時(shí)間模型主要有以下形式：

2.4狀態(tài)方程的建立方法

由于建立系統(tǒng)狀態(tài)方程時(shí)必須考慮狀態(tài)變量的初始值對(duì)系統(tǒng)的影響，所以，通常選取與系統(tǒng)中的貯能、貯質(zhì)相關(guān)的參數(shù)作為系統(tǒng)的狀態(tài)量。這是由于任何貯能與貯質(zhì)設(shè)備的初始量都會(huì)影響系統(tǒng)的未來(lái)。

選定一組狀態(tài)變量后，可以建立一組以下形式的一階微分方程組：

如果狀態(tài)變量即為系統(tǒng)的輸出變量，就完全描述了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，否則還應(yīng)寫(xiě)出一組輸出方程。對(duì)線性方程組，可以用以下方法寫(xiě)成狀態(tài)方程組的形式。

狀態(tài)方程的初始值問(wèn)題(Con.)

當(dāng)微分方程的初值條件為零時(shí)，其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程的初始條件也為零；但若微分方程是非零初始條件時(shí)，必須將已知的初始條件變換為相應(yīng)的狀態(tài)方程的初始條件。

對(duì)方程：

若已知初始條件：有非零參數(shù)，而對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程為：為了能由已知的微分方程初值求得狀態(tài)方程各狀態(tài)量的初值，將輸出方程分別求1，2，…，n-1次導(dǎo)數(shù)，可得到一組方程：

狀態(tài)方程的初始值問(wèn)題(Con.)

注意到以下幾個(gè)問(wèn)題：1、由于可以引進(jìn)不同組合的狀態(tài)變量，所以對(duì)于同一個(gè)外部模型，可以有不同的內(nèi)部模型，即實(shí)現(xiàn)不是唯一的。

2、當(dāng)微分方程的初值條件為零時(shí)，其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程的初始條件也為零；但若微分方程是非零初始條件時(shí)，必須將已知的初始條件變換為相應(yīng)的狀態(tài)方程的初始條件。狀態(tài)方程的初始值問(wèn)題(Con.)

2.5狀態(tài)與微分方程

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)自動(dòng)控制提出的要求越來(lái)越高，控制對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，如：時(shí)變、多輸入多輸出、非線性等等，要求控制的精度也越來(lái)越高。因此，促進(jìn)了控制理論和研究方法的發(fā)展。主要有以下幾個(gè)方面：

1、引入狀態(tài)空間概念，從時(shí)域進(jìn)行研究2、動(dòng)態(tài)最佳控制3、靜態(tài)最優(yōu)控制

4、自適應(yīng)、“自學(xué)習(xí)”控制2.6模型處理技術(shù)

模型簡(jiǎn)化是系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)和仿真中不可缺少的一環(huán)。所謂模型簡(jiǎn)化——就是為高階復(fù)雜系統(tǒng)準(zhǔn)備一個(gè)低階的近似模型，它們?cè)谟?jì)算上、分析上都比原高階系統(tǒng)模型簡(jiǎn)單，而且還可提供關(guān)于原系統(tǒng)足夠多的信息。

系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和仿真中，常常會(huì)遇到一些復(fù)雜系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的狀態(tài)變量很多，階次很高。對(duì)高階系統(tǒng)進(jìn)行仿真或者設(shè)計(jì)是很麻煩的，從仿真計(jì)算上看，高階系統(tǒng)的仿真要占用較多的內(nèi)存和機(jī)時(shí)，從設(shè)計(jì)上看，高階系統(tǒng)的控制器往往比較復(fù)雜，有的甚至是不可實(shí)現(xiàn)的。

因此，需要對(duì)高階系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化降階，便其變得比較易于計(jì)算，同時(shí)又能在一定精度范圍內(nèi)表現(xiàn)原系統(tǒng)的特性。

2.6模型處理技術(shù)（Con.）衡量一個(gè)模型簡(jiǎn)化方法通常有四條標(biāo)準(zhǔn)：準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、簡(jiǎn)便性和靈活性?，F(xiàn)說(shuō)明如下：準(zhǔn)確性——要求簡(jiǎn)化模型與原型的主要特征一致，例如：主導(dǎo)極點(diǎn)一致、靜態(tài)增益一致，頻率響應(yīng)與時(shí)間響應(yīng)基本一致等。穩(wěn)定性——要求簡(jiǎn)化模型的穩(wěn)定性與原型一致，而且具有相近的穩(wěn)定裕量。簡(jiǎn)便性：要求從原型獲得簡(jiǎn)化模型的過(guò)程簡(jiǎn)便，計(jì)算量小。靈活性——要求根據(jù)實(shí)際情況方便地進(jìn)行調(diào)整，并得出有所側(cè)重的簡(jiǎn)化模型。通常以上幾個(gè)要求是難以同時(shí)滿足的，有的方法準(zhǔn)確性好，但計(jì)算量大，有的方法計(jì)算方便，但不能保證穩(wěn)定等等。在襯用中常常需要綜合考慮。2.6模型處理技術(shù)（Con.）原模型穩(wěn)定，但簡(jiǎn)化模型可能不穩(wěn)定，所以盡管此法十分簡(jiǎn)單，而且在不少情況下能獲得較好的近似模型，但不并不是處處可用。近年來(lái)，在頻域模型簡(jiǎn)化方面涌現(xiàn)了大量的方法，比較常見(jiàn)的方法也還有：連分式法、結(jié)合穩(wěn)定判據(jù)的混合方法、頻率擬合Pade法等等，有興趣的同學(xué)可參看自動(dòng)控制方面的書(shū)籍和文章。2.6模型處理技術(shù)（Con.）非線性的處理

一個(gè)實(shí)際的物理系統(tǒng)，總可以用式(2.1)所示的一階微分方程組進(jìn)行描述，但這一組方程可能是線性的，也可能是非線性的。線性系統(tǒng)更嚴(yán)格的定義是：滿足疊加原理，即：若輸入乘以任何常數(shù)后，其輸出也應(yīng)乘以，且對(duì)于幾個(gè)輸入同時(shí)作用的響應(yīng)應(yīng)該是輸入分別作用所得響應(yīng)的總和。線性系統(tǒng)就是滿足疊加原理的系統(tǒng)，對(duì)非線性系統(tǒng)疊加原理無(wú)效。因此對(duì)包含的非線性系統(tǒng)的問(wèn)題求解，在數(shù)學(xué)上要復(fù)雜得多。

從另一個(gè)方面來(lái)看，對(duì)于線性系統(tǒng)，組成系統(tǒng)模型的微分方程與其輸入/輸出的大小無(wú)關(guān)，但對(duì)于非線性系統(tǒng)，至少有一些系數(shù)與之有關(guān)。對(duì)于初始狀態(tài)為零的線性系統(tǒng)，將其所有輸入乘以常數(shù)，其輸出也將乘以相同的常數(shù)。同樣，把原來(lái)輸入換用它們的導(dǎo)數(shù)或積分，所得的輸出也將是原來(lái)輸出的導(dǎo)數(shù)或積分。

2.6模型處理技術(shù)（Con.）非線性的處理線性劃模型的基本方法就是在系統(tǒng)的某一工況點(diǎn)附近，將方程用Taylor展開(kāi)，并忽略高階項(xiàng)。實(shí)際上，在對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行描述和建模的過(guò)程中，常常會(huì)忽略一些因素，而自然得到一組非線性性質(zhì)不強(qiáng)的方程組。2.6模型處理技術(shù)（Con.）一般線性化方法

通常應(yīng)用的線性化方法有三種情況：用原工況點(diǎn)的切線的斜率、用原工況點(diǎn)和將來(lái)新工況點(diǎn)的連結(jié)的斜率、分成幾段，在每段上取切線或是兩點(diǎn)的連線。這些線性劃方法在目前已得到廣泛的應(yīng)用，在許多實(shí)際系統(tǒng)中，非線性特性的曲線的斜率變化不劇烈或是變量波動(dòng)不過(guò)分的偏離原工況點(diǎn)，這種線性化的方法是比較成功的。第3講模塊化建模的基本理論

3.1模塊的劃分（1）在實(shí)際仿真過(guò)程中多用實(shí)際系統(tǒng)或部件為基本模塊單元。（2）在模塊內(nèi)部實(shí)行自治。（3）熱力系統(tǒng)中絕大多數(shù)部件的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)該是以質(zhì)量、能量和動(dòng)量的熱力學(xué)守恒方程，以及描述熱傳遞和流體力學(xué)的基本關(guān)系的嚴(yán)格應(yīng)用為基礎(chǔ)。

（4）建立電站部件數(shù)學(xué)模型的方法通常是對(duì)偏微分形式的守恒方程采用一些簡(jiǎn)化假設(shè)而得到一組可解的常微分方程組。

（1）系統(tǒng)進(jìn)行仿真的目的在于為一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程中系統(tǒng)各部件間的相互作用提供一個(gè)精確的和有效的分析，而不在于去詳細(xì)地分析某一部件的內(nèi)部工作情況。

（2）單相流模塊主要由能量方程和連續(xù)性方程描述，同時(shí)有選擇地使用動(dòng)態(tài)動(dòng)量方程式。通常情況下是省略動(dòng)態(tài)動(dòng)量方程，而代之以穩(wěn)態(tài)動(dòng)量方程。這是因?yàn)閯?dòng)態(tài)動(dòng)量方程將要明顯地使系統(tǒng)特征值進(jìn)入高頻、欠阻尼的復(fù)頻域，因而使方程的解算時(shí)間大大超過(guò)不使用動(dòng)態(tài)動(dòng)量方程的方程組。（3）兩相流模塊的描述方程同樣是以基本的連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程為基礎(chǔ)，同時(shí)在方程中考慮了漂移通量的影響。由于在兩相流模塊方程中需要用動(dòng)量方程來(lái)封閉方程組，所以必須包含動(dòng)態(tài)動(dòng)量方程。3.2系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)

熱力系統(tǒng)本身占有很大的空間，其中包括處于不同熱力學(xué)狀態(tài)的幾種介質(zhì)，并且各處參數(shù)都不相同，也就是說(shuō)絕大部分參數(shù)都是三維空間的函數(shù)，具有明顯的分布參數(shù)特點(diǎn)。同時(shí)，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，系統(tǒng)的參數(shù)還要隨時(shí)間變化。因此，描述系統(tǒng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)特性就必須用偏微分方程。這樣一個(gè)分布參數(shù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型顯然是十分復(fù)雜的，一般都是進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕苹蚝?jiǎn)化。否則將復(fù)雜得無(wú)法求解。MMS中的模塊是通過(guò)把流道離散為有限的節(jié)點(diǎn)以減緩分布性的影響而得到的集總參數(shù)模型，即模塊的動(dòng)態(tài)方程是僅含有時(shí)間變量t的常微分方程組。

為了得到描述一個(gè)完整節(jié)點(diǎn)的集總參數(shù)守恒方程，首先要討論通用的當(dāng)?shù)厥睾惴匠?，所謂當(dāng)?shù)厥睾惴匠淌侵杆鼈兠枋龅氖橇鞯乐心骋稽c(diǎn)處的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)當(dāng)?shù)厥睾惴匠萄乜刂企w積分就可以描述一個(gè)完整的節(jié)點(diǎn)。

3.3守衡方程的一般形式

(1)質(zhì)量守恒方程

假設(shè)：控制體內(nèi)質(zhì)量不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)毀滅。能量方程式為：(2)能量守恒方程

假設(shè)1：系統(tǒng)內(nèi)能量不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)毀滅；

假設(shè)2：電磁場(chǎng)對(duì)工質(zhì)質(zhì)量的影響忽略不計(jì)；

假設(shè)3：控制體內(nèi)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。能量方程式為：

3.3守衡方程的一般形式(Con.)

三、動(dòng)量守恒方程

假設(shè)1：控制體是一個(gè)慣性參考系，即所研究的容積相對(duì)于空間中的固定參照物沒(méi)有加速運(yùn)動(dòng)，也設(shè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：

假設(shè)2：電磁場(chǎng)對(duì)體積力的分布沒(méi)有影響，動(dòng)量方程式為：

3.3守衡方程的一般形式(Con.)

模塊化的概念要求對(duì)每個(gè)模塊所建立的數(shù)學(xué)模型必須獨(dú)立于其它任何一個(gè)模塊，因此不可能有所謂“典型的”，即對(duì)每一個(gè)模塊都適用的節(jié)點(diǎn)或控制體。然而用圖2-1所示的節(jié)點(diǎn)表征一個(gè)通用的節(jié)點(diǎn)可以說(shuō)明模塊的建模理論及建模方法，同時(shí)可以闡述標(biāo)準(zhǔn)的限制假設(shè)。這里要特別指出的是，在節(jié)點(diǎn)的守恒方程描述中，同一個(gè)控制體使用了全部的三個(gè)守恒方程，而不是象傳統(tǒng)的處理方法那樣，用質(zhì)量方程和能量方程來(lái)描述控制體，而動(dòng)量方程則用于描述包括控制體在內(nèi)的一個(gè)局部子系統(tǒng)。

3.3模塊節(jié)點(diǎn)（控制體）

對(duì)上面的通用節(jié)點(diǎn)作以下假設(shè)：

假設(shè)1：無(wú)軸功—產(chǎn)生軸功的模塊用另外的方法處理并單獨(dú)描述；

假設(shè)2：流體速度失量與控制體橫截面垂直；

假設(shè)3：控制體內(nèi)的流動(dòng)是一維的；

假設(shè)4：流動(dòng)邊界上的剪應(yīng)力可用控制體壁面上的摩擦損失代表；

假設(shè)5：不考慮控制體本身勢(shì)能和動(dòng)能的變化；

假設(shè)6：控制體進(jìn)出口表面積不隨時(shí)間變化；

假設(shè)7：流體沿流方向無(wú)導(dǎo)熱和其它熱交換，換熱只在徑向進(jìn)行。

上述假設(shè)條件可使問(wèn)題大為簡(jiǎn)化，而模塊仍能基本正確地反映主要的物理現(xiàn)象。

3.3模塊節(jié)點(diǎn)（控制體）（Con.）

強(qiáng)度量形式的連續(xù)方程

首先定義平均密度為：

3.3模塊節(jié)點(diǎn)（控制體）（Con.）

如果假設(shè)節(jié)點(diǎn)出口參數(shù)的導(dǎo)數(shù)等于平均參數(shù)的導(dǎo)數(shù)

強(qiáng)度量形式的能量方程定義平均內(nèi)能為：

如果假設(shè)節(jié)點(diǎn)出口參數(shù)的導(dǎo)數(shù)等于平均參數(shù)的導(dǎo)數(shù)

3.3模塊節(jié)點(diǎn)（控制體）（Con.）

強(qiáng)度量形式的動(dòng)量方程

3.3模塊節(jié)點(diǎn)（控制體）（Con.）

MMS技術(shù)茍小龍2004,10MMS(ModularModelingSystemandSimulationTools)什么是MMS模型？如何定義一個(gè)MMS模塊？MMS工具箱MMS建模過(guò)程MMS向?qū)MS建模操作目錄學(xué)習(xí)的目標(biāo)掌握MMS建模的基本方法；熟練掌握MMS的基本操作；能用MMS獨(dú)立完成一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程模型；能自行開(kāi)發(fā)MMS模塊。通過(guò)學(xué)習(xí)，需要掌握的基本內(nèi)容：什么是MMS模型、MMS模塊ModulesarePredefined,Tested,andstoredinindividualfileswhichareretrievedforModelBuilding.ThiscollectionofModulesalongwithanACSLMacrofiledefinestheModuleLibrary.AnMMSModelisacollectionofpredefinedcomponentsalongwithconnectionsthatdefinetheinter-relationships.AnMMSModelisprocessedthroughautomatedstepsthatproduceaSimulationExecutable.模塊定義的步驟SimulationObjectivesPlantSystemsInvolvedSystemDiagramsandDataSelectedMMSModules/ComponentsMMSModelBuilderDiagramEngineeringComponentDataSourceLanguageModel(ACSL)ExecutableSimulationModelMMS工具ACSLSimulationLanguage(MGA)MMSComponentMacrosWritteninACSLLanguageMMSCompGenComponentGeneratorUsedbyFramatomeforLibraryGenerationAlsoavailableforAdvancedUsersUsedtoDefineIcon,Ports,Variables,andCodingMMSModelBuilderGraphicalToolforSchematicDefinitionDataEntrytoRepresentSpecificComponentsMMSFORTRANWaterPropertiesLibraryACSLRuntimeExecutiveforRunningtheSimulation模塊庫(kù)Fossil-Air/GasLibraryBoilersCombustionModuleSuperheatersEconomizersEvaporatorAirHeatersHeatExchangersAttemperatorsPulverizerFans,DuctsCompressorDampersCombustor,GasTurbineStackBalanceofPlantLibrary PipesPumpsValvesSteamTurbinesFeedwaterHeatersCondenserDeaeratorTankMotorsGeneratorBreakersSynchroscope模塊庫(kù)(cont.)ControlsLibraryPIDControllersOn-OffControllerHand/AutoStationsActuatorLevelTransmitterFunctionGeneratorSensors(withNoise)Flip/FlopMedianSignalMonitorNuclear Library*BoilingWaterReactorPressurizedWaterReactorSteamGenerators Pressurizers

MoistureSeparators*NuclearLibraryavailablewhereallowedbyUSGovernmentExportRegulations.建模過(guò)程(代碼生成的過(guò)程)AIRHEATERInputDataAuto-ParameterizationModuleSimulationCodeREGENERATIVEHXInputDataAuto-ParameterizationModuleSimulationCodePIPEInputDataAuto-ParameterizationModuleSimulationCodeETC.(oneforeachmodule)InputDataAuto-ParameterizationModuleSimulationCodeModuleLibraryMMSModelBuilderSourceLanguageModelPredefinedDataCollectionAutomatedProcessingFORTRANCodeExecutableSimulationModel建模的基本過(guò)程(用戶參與)BuildSystemDiagramEnterComponentDataCalculateParametersGenerateACSLCodeTranslatetoFORTRANCompileandLinkMMSModelBuilderBuildingCodeExerciseSimulationTietoTrainingSimulator(ifdesired)

實(shí)時(shí)模塊RealTimePerformanceAchievedbyAdvancedPressure-FlowTechniquesDevelopmentinitiallydrivenbyTrainingSimulatorNeedsRecommendedModuleLibraryforamajorityofnewmodelsAllnewmodulesdevelopedwilllikelybeRealTimeCapable.Theoldermodulelibrarycontainssomemodulesthatareinherentlyrealtimecapable.Othersarenotandmaybeeventuallyphasedout.ThedetailsofRTCmodelingarebeyondthescopeofthetraining.OnlyneedtounderstandtheimportanceofthesemodulesfortheSalamancamodel.FortheMMSModelBuilder,themodulesaregroupedindirectoriesforRTCandMMS(whicharetheoldermodules).BothareusedintheSalamancamodel.過(guò)程仿真模型的運(yùn)行TheprocesssimulationexecutableresidesinanexecutableextensionfilethatisdrivenfromeithertheACSLruntimeoraspartofatrainingsimulation.Formaintainingthemodel,youshouldunderstandtheadvantagesofeachandhowtouseeach.ACSLRuntimeprovidesanengineeringtoolfortesting,debugging,andevaluatingthemodel.Commandlinecontrolofthemodelisprovidedalongwithextensiveanalyticaltools.Interactivecontrolofthemodelwhileitisrunningisnotavailable;ineffect,youmustsetatimeforthemodeltostopandthenrununtilthatpointbeforechangingmodelvariablevalues.ProcessmodelingforthetrainingsimulationisaddedbyspecifyingthesimulationexecutabletoSMasterwhichcontrolstheprocessmodel.操作練習(xí)第一步：OpentheModelBuilderbyLeftDouble-ClickingtheModelBuilderIconontheleftsideoftheDesktop.Continuewiththesteps2-22onthefollowingpages.GeneralNotesforthestepsthatfollow:1)Double-Clickingisalwaysinreferencetotheleftmousebutton.2)ThisinstructionisintendedasaquickwalkthroughtheprocessofMMSModelBuilding.Detailswillfollowinlatertrainingsessions.3)Athicksolidarrow““typicallydenotesascreenlocationthatistobeclickedordouble-clicked.4)Athindottedline““denotesawindowthatappearsfollowinganaction.MaximizeBoththeMainWindowandChildWindowbyClickingonthesebuttons第二步：MaximizetheWindowsNote:ThisstepisincludedsimplyforconveniencetothenewMMSuser.Itallowsforthetrainingtoquicklyprogresswithoutzooming,alignment,andsizingfeaturesintheModelBuilderbeingessential.Thesetopicsarediscussedinafollowingtrainingsession.3.Double-ClickintheclientareaatthelocationtheLEFTRmodulesistobeplaced.4.SelectingtheModule(*.MODfile)fromtheModuleLibrary.Moveintothe“C:\MMS\MODULES\MMSRTC\”DirectoryandselecttheLeftr.modfilebydouble-clicking.Note:Thedirectorystructurewillbediscussedlaterinthetraining.第三、四步：InsertingtheLeftBoundryModule第五步：RepeatforthePipeandPositionToMovethepipe,holdtheleftbuttondownwhilethecursorisinthecenterofthemoduleandthendragtorelocate第六步：RepeattoReproducetheSchematicBelow.Selectandaddthemodulesshownabove.Themoduletypesarecircledabove.第七步：MakingtheConnectionbetweentheLeftrandthePipeLeftDouble-ClickontheLEFTRport.Movethemousetothepipeporttoconnectto,andsingleclicktherightmousekeyNote:Howtoadd,edit,move,anddeletepointswithinaconnectionlinewillbediscussedinthefollowingtrainingsession.第八步：RepeatforEachoftheConnections第九步：BringUptheValueEditBoxfortheLeftrBoundaryFlowLeftDouble-ClickontheLeftrBoundaryModuleDataInputFormwillappearLeftDouble-ClickontheWwl(Flow)variableValueEditFormwillappearNote:ThedefaultvaluefortheLEFTRboundarywillbeusedforthisexercise.HitCanceltoreturnfromthedialogswhenreadytoproceed.第十步：ChangethePipeOutletPressureandAuto-ParameterizeA)Double-Clickonthe1stpipemoduleB)EditthePressure(Pwl)sothatitis90psia(DoubleClick).C)Auto-parameterizebyclickingtheAPButton.第十一步：FinishsettingupthePressureandFlowValuesINSTRUCTION:Seteachofthevaluesinthecirclebelowaccordingtotheinstructionsgivenintheearliersteps.ChangeallvaluesforamodulebeforeAuto-Parameterizing.PIPEP01Pwl=90psiaSPLITRS01Pwe=90psiaPIPEP02andPIPEP03Pwe=90psiaPwl=80psiaWwe=50000lbm/hrWwl=50000lbm/hrRIGHTX01andRIGHTX02Pwe=80psiaWwe=50000lbm/hr第十二步：PrepareforCodeGenerationA)Choose“Simulation/CodeGenerationSettings/Prolog/Epilog”fromtheMenu.B)Choose“Predefined/MMS-RTCw/SimulatorLink”fromthedialogmenu.C)Click“OK”whichwillsavetheinitialendingcodingwhichsupportstheconnectiontoothersimulationtools.第十三步：SavetheMMSFileA)ClickthediskonthetoolbarSincethisisanewfile,the“SaveAs”FileDialogwillappearB)Moveintothe“C:\MMSUG97\Models\Simple”directoryC)TypeinSimple.mmsandhitEnter.第十四步：GeneratingACSLCodingA)ClicktheCSLButton(orChooseSimulation/GenerateCSLfromtheMenu)B)ClickSaveNote:ThedefaultlocationfortheCSLfileisthatoftheMMSfile.Also,thebasenamealwaysdefaultstothebasenamefortheMMSfile.第十五步：StarttheACSLBuilderA)ChooseSimulation/ExecuteBuilderfromtheMenuB)Onceitappears,clickontheACSLBuilderButtonintheControlBarBelow.Note:takes~10secondsthefirsttimetheACSLBuilderisloaded.第十六步：Translating,Compiling,andLinkingSelectTools/RunACSLfromtheMenu.Note:TheACSLBuilderprojectforthismodelwasprecreatedandstoredinthe“...\models\simple”directory.SettingupanACSLBuilderProjectfileisarelativelysimplematterandwillbediscussedlaterinthetraining.第十七步：ReviewingandClosingtheLogfileA)Alogfilewillappearthatprovidesoutputfromthetranslation.Typically,thelogfileisreviewedforerrors.MostoftheWarninglabelsthatareshownareactuallyVersionoutputstatementsforeachoftheMMSmacrosusedintheModel.B)Double-Clicktoclosethiswindowafterreviewingthecomments.第十八步：ReviewtheCommand