CN112632787B - 多解闪蒸优化策略的仿真测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于计算机技术领域，具体涉及一种多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。该方法包括：基于预先设定的输入参数，采用第一种迭代处理方式进行迭代处理，获取满足VLE方程有解的条件时的多组初始解；针对每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，所述闪蒸计算结果包括：气相相分率气相组成和液相组成；采用闪蒸优化策略对所有初始解的气相相分率和液相相分率进行分析，选择一组用于做精细化迭代处理的初始解；针对选择的初始解，输入VLE方程进行精细化迭代处理，获得VLE方程的收敛解。上述方法解决了现有技术中选择一组解容易造成数据不连续，且数据波动较大的问题。
Description
技术领域
本申请属于计算机技术领域，具体涉及一种多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。
背景技术
传统方案中常用数值迭代求解的方式对VxOTS的气液平衡联立方程(VLE)进行求解，但是数值迭代求解法需要提供初始解。对于VLE求解，初始解跟物质特性和组分有很大的关联性，如果初始解不合理，迭代法极有可能发散或者收敛到不符合仿真实际的解从而造成仿真数据波动，VLE方程一般可能会有3组不同的解，即使求出所有的解也需要通过选择算法选择某个特定的解来保证结果的连续性。为此，业内人士使用Wilson公式来近似的初始解方法已经不能用于找出全部的解。
也就是说，上述任一方法求解气液平衡方程时只能获取其中的一组解，其容易造成数据不连续，且数据波动较大的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种多解闪蒸优化策略的仿真测试方法，用以解决现有技术中求解气液平衡方程时只能获取其中的一组解而造成数据的波动的问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种多解闪蒸优化策略的仿真测试方法，方法包括：
101、基于预先设定的输入参数，采用第一种迭代处理方式进行迭代处理，获取满足VLE方程有解的条件时的多组初始解；
102、针对每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，所述闪蒸计算结果包括：气相相分率、气相组成和液相组成；
103、采用闪蒸优化策略对所有初始解的气相组成和液相组成进行分析，选择一组用于做精细化迭代处理的初始解；
104、针对选择的初始解，输入VLE方程进行精细化迭代处理，获得VLE方程的收敛解。
可选地，101、基于预先设定的输入参数，采用第一种迭代处理方式进行迭代处理，获取满足VLE方程有解的条件时的多组初始解，包括：
1011、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据气相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第一组初始解或第一组平凡解；
1012、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据液相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第二组初始解或第二组平凡解；
1013、若气相分析策略和液相分析策略的结果均为平凡解，则根据Wilson公式计算新的相平衡常数，将新的相平衡常数所属的解作为一组初始解。
可选地，1011、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据气相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取一组初始解或第一组平凡解，包括：
根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，设定混合物中每种物质的液相组成与它们在总组分中比例一致，则将混合物中气相组成和当前的相平衡常数进行气相归一化操作，并在归一化操作之后，依据热力学公式获取第二相平衡常数；
判断第二相平衡常数与理想状态下的相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将第二相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第二相平衡常数所属的解作为一组平凡解；
可选地，在不满足初始解的条件且不满足第一组平凡解的条件时，将第二相平衡常数作为迭代初始值，采用第一种迭代处理方式获取第N相平衡常数；N大于等于3；
判断第N相平衡常数与第N-1相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将第N相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第N相平衡常数所属的解作为一组平凡解。
在另一种可选的实现方式中，1012、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据液相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第二组初始解或第二组平凡解，包括：
根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，设定混合物中每种物质的气相组成与它们在总组分中比例一致，则将混合物中液相组成和当前的相平衡常数进行液相归一化操作，并在归一化操作之后，依据热力学公式获取新的相平衡常数；
判断新的相平衡常数与理想状态下的相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将新的相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第二相平衡常数所属的解作为一组平凡解。
相应地，在不满足初始解的条件且不满足一组平凡解的条件时，将第二相平衡常数作为迭代初始值，采用第一种迭代处理方式获取第N相平衡常数；N大于等于3；
判断第N相平衡常数与第N-1相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将第N相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第N相平衡常数所属的解作为一组平凡解
在第三种可选的实现方式中，在获取每一种新的相平衡常数后，获取气相组成对应的第一总和S；
获取液相组成对应的第二总和Q；
根据VLE方程有解的条件，依据第一总和S和第二总和Q，确定混合物为全液、全气或混合物；
其中，VLE方程有解的条件为S>1，Q>1，若S<1，混合物为全液，Q<1，混合物为全气。
在第四种可选的实现方式中，对混合物的气相组成进行归一化操作，包括：
计算混合物中组分i的比例与对应相平衡常数的积Si，并计算所有组分对应的积Si的总和S；
将每个组分的气相组成比例修正为Si/S；
对混合物的液相组成进行归一化操作，包括：
计算混合物中组分i的比例与对应相平衡常数的商Qi，并计算所有组分对应的商Qi的总和Q；
将每个组分的液相组成比例修正为Qi/Q。
在第五种可选的实现方式中，102、针对每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，包括：
对于每一组初始解输入到VLE方程，经过第一预设次数迭代，获取闪蒸计算结果；
所述第一预设次数小于精细化迭代处理时的迭代次数。
在第六种可选的实现方式中，103、采用闪蒸优化策略对所有初始解的气相组成和液相组成进行分析，选择一组用于做精确处理的初始解，包括：
若所有初始解对应的闪蒸计算结果中任意两组气相相分率Vi差值均在预设范围内，则选择所有初始解中的任一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
若初始解为三组，且第一组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V0，第二组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V1，第三组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V2；
在|V1-V0|或|V1-V2|的值均在预设范围内，则选择第一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
在|1-V0|的值均在预设范围内，则选择第三组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
在|1-V1|的值均在预设范围内，则选择第一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
否则，选择第二组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解。
第二方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现如上第一方面任一项所述的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。
第三方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有仿真程序，该仿真程序被处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。
(三)有益效果
本申请的有益效果是：本申请提出了一种多解闪蒸优化策略的仿真测试方法，该方法通过对Michelsen测试算法的优化解决传统算法求解气液平衡方程时只能获取其中的一组解而造成数据的波动现象。
Michelsen算法一般被用于测试相态稳定性，它的气液相态分析能够得到两组平衡常数的值，但如果利用它的思想结合Wilson公式则可以找出可能的3组解以便选择算法选择一组连续的解，这样可以增强仿真数据的连续性。
本发明的方法可以计算所有工程中闪蒸问题的解，多解判断可以通过调整参数不断优化提升准确率，利用气相分析，液相分析算出的相平衡常数Ki可以加速闪蒸迭代，性能上损失较小。此外，利用该方法不断改善后的VLE方程求解数据连续性比较好。
附图说明
图1为本申请一个实施例中多解闪蒸优化策略的仿真测试方法流程示意图；
图2为本申请另一个实施例中的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法的流程图；
图3为本发明实施例的方法和现有方法获取结果的对比分析图；
图4为本发明提供的执行图1和图2的方法的仿真设备的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
实施例一
如图1所示，图1示出了本发明一实施例提供的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法的流程示意图，本实施例的方法的执行主体为可执行仿真测试的任一计算设备或电子设备，本实施例的方法可包括下述的步骤：
101、基于预先设定的输入参数，采用第一种迭代处理方式进行迭代处理，获取满足VLE方程有解的条件时的多组初始解。
举例来说，针对上述步骤101，本实施例中可通过下述子步骤获取三种初始解：
1011、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据气相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第一组初始解或第一组平凡解；
1012、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据液相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第二组初始解或第二组平凡解；
1013、若气相分析策略和液相分析策略的结果均为平凡解，则根据Wilson公式计算新的相平衡常数，将新的相平衡常数所属的解作为一组初始解。
102、针对每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，所述闪蒸计算结果包括：气相相分率、气相组成和液相组成。
在本实施例中，对于每一组初始解输入到VLE方程，经过第一预设次数迭代，获取闪蒸计算结果；
本实施例中的第一预设次数小于精细化迭代处理时的迭代次数。
为此，第一预设次数的迭代过程可为简单迭代过程，后一次的迭代过程为精细化迭代过程。
此外，闪蒸计算结果中获知气相相分率后，液相相分率具体为：1-气相相分率。
103、采用闪蒸优化策略对所有初始解的气相组成和液相组成进行分析，选择一组用于做精细化迭代处理的初始解。
具体地，在本实施例中，若三组初始解对应的闪蒸计算结果中任意两组气相相分率Vi差值均在预设范围内，则选择三组初始解中的任一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
第一组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V0，第二组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V1，第三组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V2；
若|V1-V0|或|V1-V2|的值均在预设范围内，则选择第一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
若|1-V0|的值均在预设范围内，则选择第三组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
若|1-V1|的值均在预设范围内，则选择第一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
否则，选择第二组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解。
104、针对选择的初始解，输入VLE方程进行精细化迭代处理，获得VLE方程的收敛解。
本实施例的方法通过对Michelsen测试算法的优化解决传统算法求解气液平衡方程时只能获取其中的一组解而造成数据的波动现象。
即，本实施例中利用气相分析，液相分析算出的相平衡常数Ki可以加速闪蒸迭代，性能上损失较小。此外，利用该方法不断改善后的VLE方程求解数据连续性比较好。
实施例二
结合图1和图2所示，本实施例提供一种最具体的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法，该方法具体说明如下。
在说明本实施例的方法之前，先对混合物中气相组成归一化操作和液相组成归一化操作、VLE方程有解的条件说明如下：
1)对混合物的气相组成进行归一化操作，定义如下：
计算混合物中中组分i的比例与对应相平衡常数的积Si，并计算积Si的总和S；
将每个组分的气相组成比例修正为Si/S；
2)对混合物的液相组成进行归一化操作，定义如下：
计算混合物中组分i的比例与对应相平衡常数的商Qi，并计算商Qi的总和Q；
将每个组分的液相组成比例修正为Qi/Q。
3)VLE方程有解的条件为S>1，Q>1；
若S<1，混合物为全液，Q<1，混合物为全气。
第一步：针对待仿真测试的混合物，根据热力学公式估算理想状态混合物中各组分的相平衡常数(如果Ideal选择饱和蒸汽压，对于立方状态方程选择Wilson公式)作为迭代初始值。
常用热力学方法有Ideal，SRK，PR，UQ等方法。Ideal或活度系数类(如UQ)热力学一般采用物质的饱和蒸汽压除以混合物压力来计算，立方方程如SRK使用Wilson公式。
其中，饱和蒸汽压公式Psat＝exp(A+B/T+Clog(T)+DT^E)；
A，B，C，D，E对于特定物质来说均为常数，A，B，C，D，E的数据是从实验数据中拟合出来的，T是温度。
例：在Dipper物性库中水的A，B，C，D，E的值分别是73.649，-7258.2，-7.3037，4.1653E-06，2。
在本实施例中，根据选择的热力学估算的相平衡常数作为迭代初始值。例如选择PR，可使用Wilson公式估算。
下述方案中假设使用立方状态方程的热力学公式，则使用Wilson公式估算相平衡常数，如果选择的热力学不是立方状态方程则可以考虑使用Ideal的估算代替Wilson公式)。
Wilson公式是exp(5.37*(1+wi)*(1-1.0/Tri))/Pri，wi是物质的偏心因子，Tri是物质临界温度与当前混合物温度的比值，其均由Dipper物性库提供，其作为已知参数使用。
第二步：气相分析获取第一组初始解或第一平凡解。
2.1、设定混合物每种物质的液相组成与它们在总组分中比例一致，液相组根据当前相平衡常数做液相归一化操作，根据热力学公式计算出新的相平衡常数。
为更好的理解，这里举出一个简单的实例进行说明：假如混合物由水(H2O)，甲醚(C2H6O)以比例8:2组成，要计算在温度471.2K，压力6927087.1645Pa时的气相分率和气液相组成，热力学使用无二元交互作用的PR，物性使用Dipper提供的数据库。
假设混合物有1mol(混合物的摩尔数对最后结果无影响，最后只要计算比例)，则在该物理条件下混合物中既有气体又有液体，要计算的是气体在混合物中的摩尔百分比(当混合物1mol时就是气体摩尔数)，在混合物中的气体中水和甲醚的摩尔百分比(当混合物1mol时是气体中水和甲醚的摩尔数)，液体中水和甲醚的摩尔百分比(当混合物1mol时是液体中水和甲醚的摩尔数)。即，假设1mol混合物中气体成分中水占80％，甲醚占20％。总组分就是条件中的8：2，这一步计算先假设混合物中的液相成分中水和甲醚的比例跟输入总体比例一样来对液体中水和甲醚比例进行迭代计算。
2.2、判断新的相平衡常数与上一次迭代的相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
2.3、若平衡常数与上一次迭代的相平衡常数的差值小于第一预设阈值，则跳转步骤2.6；
2.4、若混合物的所有组分的相平衡常数的对数总和小于第二预设阈值，则该当前相平衡常数所属的解作为第一平凡解，退出气相分析过程。
2.5、在不满足步骤2.3和步骤2.4的条件时，将当前相平衡常数为步骤2.1中的当前相平衡常数，跳转步骤2.1，继续迭代。
2.6、若迭代得到的相平衡常数满足VLE方程有解的条件，则该相平衡常数为闪蒸问题的其中一组初始解。
判断VLE有解的条件时需要用最后计算得到的相平衡常数计算S与Q，若S<1，则混合物可能为全液，具体还要看液相分析，如果液相分析无法求得满足闪蒸条件的相平衡常数或者该迭代发散则断定为全液。
第三步：液相分析获取第二组初始解和第二平凡解。
3.1、设定混合物每种物质的气相组成与它们在总组分中比例一致，气相组根据当前相平衡常数做气相归一化操作，根据热力学计算出新的相平衡常数；
3.2、判断新的相平衡常数与上一次迭代的相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
3.3、若新的相平衡常数与上一次迭代的相平衡常数的差值小于第一预设阈值，则跳转3.6；
3.4、若混合物的所有组分的相平衡常数的对数总和小于第二预设阈值，则该该当前相平衡常数所属的解作为第二平凡解，退出当前液相分析的迭代过程；
3.5、在不满足步骤3.3和步骤3.4的条件时，将当前相平衡常数为步骤3.1中的当前相平衡常数，跳转步骤3.1，继续迭代。
即设当前相平衡常数为新计算出的那组，跳转3.1，继续迭代。
3.6、若迭代的到平衡常数满足VLE方程有解的条件，则该组相平衡常数为闪蒸问题的第二组初始解。
判断VLE有解的条件时需要用最后计算得到的相平衡常数计算S与Q，若Q<1，则混合物可能为全气，重复上述的气相分析迭代过程，如果气相分析无法求得满足闪蒸条件的相平衡常数或者该迭代发散则断定为全气。
在本实施例中，上述第二步和第三步为并列执行的，可先进行第二步再进行第三步，或者先进行第三步再进行第二步，均属于本实施例的方案，本实施例不对其限定，根据实际需要选择。
为了更好的理解，对上面的内容进行进一步的说明：
综合前面气相分析结果和液相分析结果来判断该混合物是全气或全液或进行进一步迭代。根据S和Q，或者在VLE迭代中判断单相。
气相分率和液相分率主要有如下几种：
1)如果气相分析结果和液相分析结果都为平凡解，则混合物必为单相，这时前面两组相平衡常数结果没有太大意义，考虑使用Wilson公式得到相平衡常数Ki，进而根据得到的相平衡常数Ki计算S，Q；
根据计算的S和Q，判断是否满足VLE有解的条件，如果不满足VLE的解的条件，则可以直接判断出相态；如果满足VLE有解的条件，则用该相平衡常数Ki迭代VLE方程，选择一些逻辑去判断全气或全液。
在迭代VLE方程之后，最后迭代得到相分率大于0.5为全气，不然全液。
2)如果气相分析得到全液，液相分析得到全气，则混合物为单相，此时气相分析和液相分析得到的相平衡常数Ki有意义，此时，获取气相分析的Ki和液相分析的Ki，以及通过Wilson公式得到的Ki之间的偏差值，如果气相分析的Ki与Wilson公式的Ki偏差值比较小则混合物为全液，不然为全气。
3)如果气相分析得到平凡解而液相分析得到全气，此时液相分析得到的结果比较准确，混合物为全气。
4)如果气相分析的到全液而液相分析为平凡，则气相分析较准确，混合物为全液。
5)其他情况下取气相分析，液相分析，Wilson公式中选出符合VLE有解条件的Ki继续进一步计算。
如果分析过程中直接准确得到了混合物为全气或全液，则计算结束，不需要进一步迭代VLE方程。
第四步：依据第一平凡解和第二平凡解，获取第三组初始解。
若上述第二步和第三步分析都为平凡解，则该混合物判断为单相，根据Wilson公式计算相平衡常数来决定类型即混合物的相态，如全部气体或全部液体。
若气相分析为全液，液相分析为全气，则根据最终的各自最后收敛的相平衡常数和Wilson公式计算的相平衡常数的距离大小选择相态即全液或全气，选择距离较近的。也就是说，根据气相分析的Ki和液相分析的Ki，以及通过Wilson公式得到的Ki中两两之间的偏差值(如平方偏差)选择相态。此时，无需通过VLE方程进行后续的迭代处理。
当没有满足闪蒸条件的相平衡常数可用时，由下面的规则确定相态：
由气液相分析和Wilson公式可以最多拿到三组初始相平衡常数值Ki，利用这三组初始解去迭代则可以最多得到3个不同的解。
上述四个步骤通过改进的Michelsen测试算法用于寻找不同的初始解和相态判断。
第五步：针对三组初始解中的每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，所述闪蒸计算结果包括：气相相分率和液相相分率、总组成。
可理解的是，在该步骤中，可以利用3个不同初始解分别做不精确迭代得到不同的闪蒸计算结果；其次，将闪蒸计算结果得到的气/液相组成作为总组成继续同条件下的闪蒸应该得到是全气/全液。
举例来说，水和甲醚以摩尔比0.8：0.2的混合物在开始条件下的结果是气体分率0.2778，气相中水和甲醚的分率分别为0.3和0.7，液相中水和甲醚分率分别为0.992和0.008。若单取出气相中的水和甲醚(这是输入混合物中水和甲醚比例(摩尔比)为0.3：0.7)再做同条件(同温度压力热力学)VLE计算应该得到结果是全气。若单取混合物液体部分(这时输入混合物水和甲醚(摩尔比)比例为0.992：0.008)做同一条件下的VLE计算结果应该为全液。
也就是说，对于输入总组分，温度，压力由每组相平衡初始值分别从VLE方程经过少数次迭代计算出各自的相分率数值E(不精确数值)，气相组成，相平衡常数Ki，对不同初始值下迭代出来的气相组成作为总组分再在相同温度压力下计算各自气相相分率Vi。
即，对于每组初始解作不精确VLE迭代可以得到每种组分的气相组成，再单取得到的气体组成做同条件下VLE计算可以得到气体相分率，理论应该为100％(全气)，但由于前面是不精确迭代可能得到两相，这时需要根据数值大小取舍，如一个是0.98，另一个是0.4则显然0.98比较符合实际。
则多解判断逻辑大概如下：
1)若根据三组初始解中的Ki通过VLE方程计算出的Vi非常相近即预设范围内，则选那个唯一的值或者任意一组的结果作为初始值开始进行精确计算。
2)若Ki有多组初始值如三组，则假设根据Wilson，气相分析，液相分析得到的相平衡常数进行简单迭代计算分别得到相分率V0，V1，V2；若有|V1-V0|很小或者|V1-V2|<很小，则使用气相分析得到的相平衡常数进行精确迭代，
若V0非常接近1选择Wilson公式得到的相平衡常数迭代VLE方程，否则，若V1接近1选择气相分析的相平衡常数迭代，否则选择液相分析得到的相平衡常数迭代。
在本实施例中，理论上若其他条件不变，温度T增大混合物的相分率也会增大且应该是连续的，可以利用仿真测试程序找到计算错误的点，这些错误的点，借助于正确的初始值Ki可以通过观察相分率的连续性得到，利用这些错误的点迭代到多解判断逻辑观察相分率Vi，Vi和Wilson公式的Ki可以推出或增加一个判断分支，这样不断迭代可以使准确率提升。
本实施例中优化提升Michelson算法来解决气液平衡方程初始解求解问题，并通过不断调整参数和多解判断逻辑来提升求解正确率。
实施例三
结合图3所示，横坐标为温度，纵坐标为相分率，黑色的曲线3是一条正常的曲线。现有技术中利用其中一组解去迭代则可能得到其他颜色的曲线，产生巨大的波动，如可能是曲线1，其代表迭代过程中被判断为单相，但其实是两相点；针对曲线2和曲线4，其表示迭代收敛到一组错误的解，与温度邻近点计算结果相比产生明显的波动。
现有技术中Wilson公式，Michelson算法都能得到相平衡常数Ki，但如果只考虑其中的一组解去迭代可能会出现几种错误的情形1)迭代发散或振荡2)迭代收敛到一组错误的解，与温度邻近点计算结果相比产生明显的波动3)迭代过程中被判断为单相，但其实是两相点。
图3中的曲线3上的值可以由三组值之一作为初始解迭代得到，但不一定是由某种固定算法确定的，如在低温情况下可能使用的是Wilson公式，但在高温下使用液相分析得到的值。有了这三组初始解可以确定正确的结果基本出现在其中，如果三组解去迭代VLE方程都迭代收敛到同一个值则表示只有一种选择，
但如果收敛到不同的值则表示有多种选择，肯定只有一组解是合理的。
一种比较直观的方法是先用三组初始解迭代到各自的收敛值，再去当前温度附近采样几个值计算出气体分率然后选择一种与附近点比较接近的解。本申请中根据不精确计算的值可以进行择优，择优逻辑可以不断迭代学习完善。本申请中通过对实际问题的不断迭代，不断进行最优计算和分支推算，极端问题都能得到连续的解。
传统Michelson计算出的相平衡常数Ki可能直接被丢弃或者拿其中一组去迭代计算，现在可以将它和Wilson公式得到的值同时进行不精确计算和择优，不仅得到了正确的计算值还形成了一套优化方法(即可以不断在错误中观察学习，提升择优逻辑)。
实施例四
本实施例中结合具体的例子进行说明。
1)问题描述
在本实施例的仿真设备中输入参数，具体输入：水和甲醚组分比例0.8：0.2，压力6927087.164Pa，温度471.2K，水和甲醚物性已知，热力学方法选择PR。
输出：气体摩尔分率，气体中水和甲醚的比率，液体中水和甲醚的比率；
符号：xi表示气相组成，yi表示液相组成，zi表示总组成摩尔比[0.8,0.2]。
2)气相分析
Wilson公式得到Ki值为[0.2149,2.0501]，假设液相组成为与总组成一样，即yi＝[0.8,0.2]；
开始迭代Ki：
第一轮：
S＝0.58198，Q＝3.8195，根据归一化公式计算xi＝[0.29546,0.70454](当前Ki*zi/S)；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.39849,5.73313]
收敛条件不满足，继续下一轮迭代；
第二轮：
S＝1.46542，Q＝2.04245，归一计算xi＝[0.21754,0.782455]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.39790,5.7360],不满足收敛条件继续迭代。
第三轮：
S＝1.46553，Q＝2.0454，归一计算xi＝[0.2172,0.78279]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.3979,5.73606]满足收敛条件，最终收敛的非平凡Ki为[0.3979,5.73606]，计算S＝1.46553，Q＝2.0454，满足VLE条件，则该Ki可以作为其中一组初始解。
3)液相分析
Wilson公式得到Ki值为[0.2149,2.0501]，假设气相组成与总组分一样，即xi＝[0.8,0.2]；
开始迭代Ki：
第一轮：
S＝0.58198，Q＝3.8195，根据归一化公式计算yi＝[0.97446,0.02554](当前zi/Ki/Q)；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76605,10.36671]；
收敛条件不满足，继续下一轮迭代。
第二轮：
S＝2.68618，Q＝1.0636，归一计算yi＝[0.98186,0.01814]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76338,12.1253],不满足收敛条件继续迭代。
第三轮：
S＝3.03577，Q＝1.0645，归一计算yi＝[0.9845,0.01550],
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76263,12.844]不满足收敛条件继续迭代。
第四轮：
S＝3.1789，Q＝1.0646，归一计算yi＝[0.98537,0.01463]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76241,13.09187],不满足收敛条件继续迭代。
第五轮：
S＝3.2283，Q＝1.0646，归一计算yi＝[0.98565,0.01435],
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76234,13.1722],不满足收敛条件继续迭代。
第六轮：
S＝3.2443，Q＝1.0645，归一计算yi＝[0.98574,0.01426]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76232,13.1977],不满足收敛条件继续迭代。
第七轮：
S＝3.2494，Q＝1.06458，归一计算yi＝[0.98577,0.01423],
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76232,13.2058],不满足收敛条件继续迭代。
第八轮：
S＝3.251，Q＝1.0646，归一计算yi＝[0.98577,0.01423]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76231,13.2083],不满足收敛条件继续迭代。
........
第14轮：
S＝3.2517，Q＝1.06458，归一计算yi＝[0.9858,0.0142]；
根据xi，yi，温度，压力，物性计算PR下的Ki＝[0.76263,13.20946]满足收敛条件，最终收敛的非平凡Ki为[0.3979,5.73606],计算S＝3.2517，Q＝1.0646，满足VLE条件，则该Ki可以作为其中一组初始解。
4)分析&择优
现有三组初始解
K1＝[0.3979,5.73606](气相分析)，
K2＝[0.3979,5.73606](液相分析),
K3＝[0.2149,2.0501](Wilson公式)
4.1)取K1做不精确迭代VLE方程
得到xi＝[0.3，0.7],气相分率vv1＝0.28，再取气相部分xi做VLE不精确迭代(即zi＝[0.3,0.7]),得到气相分率为V1＝1.0(全气)。
4.2)取K2做不精确迭代VLE方程
得到xi＝[0.3，0.7],气相分率vv1＝0.28，再取气相部分xi做VLE不精确迭代(即zi＝[0.3,0.7]),得到气相分率为V1＝1.0(全气)。
4.3)取K3做不精确迭代VLE方程
得到xi＝[0.992，0.008],气相分率vv1＝0.72，再取气相部分xi做VLE不精确迭代(即zi＝[0.992,0.008]),得到气相分率为V1＝0.0(全液)，不符合实际。
4.4)选择结果
选择1或2的Ki进行VLE迭代得到结果。例如，选择K1做VLE精确迭代得到闪蒸结果，xi＝[0.3\,0.7],yi＝[0.992,0.008],气相分率V＝0.27779。
上述方法可以计算所有工程中闪蒸问题的解，多解判断可以通过调整参数不断优化提升准确率，利用气相分析，液相分析算出的相平衡常数Ki可以加速闪蒸迭代，性能上损失较小。此外，利用该方法不断改善后的VLE方程求解数据连续性比较好。
实施例五
本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备可为仿真设备，其用于执行上述实施例一至实施例四所示的方法。本实施例的仿真设备可包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现如上任意所述的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。
如图4所示，图4所示的仿真设备可包括：至少一个处理器41、至少一个存储器42、至少一个网络接口44和/或其他的用户接口43。仿真设备中的各个组件通过总线系统45耦合在一起。可理解，总线系统45用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统45除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图4中将各种总线都标为总线系统45。用户接口43可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标或者触感板等)。
可以理解，本实施例中的存储器42可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(ProgrammableROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(StaticRAM，SRAM)、动态随机存取存储器(DynamicRAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(SynchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleDataRateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(SynchlinkDRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambusRAM，DRRAM)。本文描述的存储器42旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器42存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统421和应用程序422。
其中，操作系统421，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序422，包含各种应用程序，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序422中。
在本发明实施例中，处理器41通过调用存储器42存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序422中存储的程序或指令，处理器41用于执行第一方面所提供的方法步骤。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器41中，或者由处理器41实现。处理器41可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器41中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成，以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器42，处理器41读取存储器42中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
在本申请公开的上述实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的方法、设备和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (9)
1.一种多解闪蒸优化策略的仿真测试方法，其特征在于，方法包括：
101、 基于预先设定的输入参数，采用第一种迭代处理方式进行迭代处理，获取满足VLE方程有解的条件时的多组初始解，包括：
1011、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据气相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第一组初始解或第一组平凡解；
1012、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据液相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第二组初始解或第二组平凡解；
1013、若气相分析策略和液相分析策略的结果均为平凡解，则根据Wilson公式计算新的相平衡常数，将新的相平衡常数所属的解作为一组初始解；
102、针对每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，所述闪蒸计算结果包括：气相相分率、气相组成和液相组成；
103、采用闪蒸优化策略对所有初始解的气相组成和液相组成进行分析，选择一组用于做精细化迭代处理的初始解；
104、针对选择的初始解，输入VLE方程进行精细化迭代处理，获得VLE方程的收敛解。
2.根据权利要求1所述的仿真测试方法，其特征在于，1011、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据气相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第一组初始解或第一组平凡解，包括：
根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，设定混合物中每种物质的液相组成与它们在总组分中比例一致，则将混合物中气相组成和当前的相平衡常数进行气相归一化操作，并在归一化操作之后，依据热力学公式获取第二相平衡常数；
判断第二相平衡常数与理想状态下的相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将第二相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第二相平衡常数所属的解作为一组平凡解；
或者，
1012、根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，依据液相分析策略，采用第一种迭代处理方式，获取第二组初始解或第二组平凡解，包括：
根据热力学公式获取理想状态下混合物中各组分的相平衡常数，并将其作为迭代初始值，设定混合物中每种物质的气相组成与它们在总组分中比例一致，则将混合物中液相组成和当前的相平衡常数进行液相归一化操作，并在归一化操作之后，依据热力学公式获取新的相平衡常数；
判断新的相平衡常数与理想状态下的相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将新的相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第二相平衡常数所属的解作为一组平凡解。
3.根据权利要求2所述的仿真测试方法，其特征在于：
在不满足初始解的条件且不满足平凡解的条件时，将第二相平衡常数/新的相平衡常数作为迭代初始值，采用第一种迭代处理方式获取第N相平衡常数；N大于等于3；
判断第N相平衡常数与第N-1相平衡常数的差值是否小于第一预设阈值；
若是，则将第N相平衡常数所属的解作为一组初始解；
否则，判断混合物中所有组分的相平衡常数的对数总和是否小于第二预设阈值，若是，则将第N相平衡常数所属的解作为一组平凡解。
4.根据权利要求2或3所述的仿真测试方法，其特征在于：
在获取每一种新的相平衡常数后，获取气相组成对应的第一总和S；
获取液相组成对应的第二总和Q；
根据VLE方程有解的条件，依据第一总和S和第二总和Q，确定混合物为全液、全气或混合物；
其中，VLE方程有解的条件为S>1，Q>1；若S<1，混合物为全液，Q<1，混合物为全气。
5.根据权利要求4所述的仿真测试方法，其特征在于，对混合物的气相组成进行归一化操作，包括：
计算混合物中组分i的比例与对应相平衡常数的积Si，并计算所有组分对应的积Si的总和S；
将每个组分的气相组成比例修正为Si/S；
对混合物的液相组成进行归一化操作，包括：
计算混合物中组分i的比例与对应相平衡常数的商Qi，并计算所有组分对应的商Qi的总和Q；
将每个组分的液相组成比例修正为Qi/Q。
6.根据权利要求1所述的仿真测试方法，其特征在于，102、针对每一组初始解，输入VLE方程获取闪蒸计算结果，包括：
对于每一组初始解输入到VLE方程，经过第一预设次数迭代，获取闪蒸计算结果；
所述第一预设次数小于精细化迭代处理时的迭代次数。
7.根据权利要求1所述的仿真测试方法，其特征在于，103、采用闪蒸优化策略对所有初始解的气相组成和液相组成进行分析，选择一组用于做精确处理的初始解，包括：
若所有初始解对应的闪蒸计算结果中任意两组气相相分率Vi差值均在预设范围内，则选择所有初始解中的任一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
若初始解为三组，且第一组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V0，第二组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V1，第三组初始解对应的闪蒸计算结果中气相相分率V2；
在|V1-V0|或|V1-V2|的值均在预设范围内，则选择第一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
在|1-V0|的值均在预设范围内，则选择第三组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
在|1-V1|的值均在预设范围内，则选择第一组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解；
否则，选择第二组初始解作为用于精细化迭代处理的初始解。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有仿真程序，该仿真程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的多解闪蒸优化策略的仿真测试方法。
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