D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.02.045 第21卷第2期 北京科技大学学报 Vol.21 No.2 1999年4月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Apr.1999 气/固反应动力学预测软件系统的开发 刘建华》周土平》张家芸”马永坚2) 1)北京科技大学应用科学学院，北京1000832)北京交通管理干部学院计算机系北京101100 摘要介绍正在开发的智能化冶金动力学数据库(DMSKM)中的气/周反应动力学预测子系统 KinPreGSR.该子系统以Windows为工作平台，Visual C/C+及Foxpro的采用保证了系统图形化、 智能化特征.合理的界面设计将模型的分类、组织与反应体系特征的描述相结合，建立起待预测结 果与反应体系间的联系.以碳酸钙的热分解反应为例说明该子系统中气/固反应表观活化能的评 估原则和主要方法， 关键词气/固反应；动力学预测；软件系统 分类号0643.13 建立相应的综合性动力学数据库系统是冶 的特点及推理分析功能；可提供气/固反应的数 金和材料领域学者长期追求的目标.由于其开发 据、知识查询，可进行过程速率预测和机理分析. 研制难度大，迄今国外只有关于KINDAS系统的 它实质上是一种动力学预测专家系统，以下简称 报道. KinPreGSR(Kinetic Prediction of Gas/Solid IDMSKM系统是由国家自然科学基金支持 Reactions). 的长期软件开发项目一智能化治金动力学数 为实现上述开发目标需解决的问题包括： 据库的简称.在完成了该系统的热物性数据库 (1)动力学参数评估；(2)知识的搜集、模型的筛 (包括气体传递性质预测)模块后，已进入反应 选及两者的组织；(3)软件开发环境及技术的恰 过程动力学应用模块开发阶段，本文主要介绍的 当选择与应用；(4)软件中的科学内容与预测目 气/固反应动力学预测系统为其中一个子系统. 标、结果的有机结合一用户界面的合理设 DMSKM系统构成及与气/固反应动力学预测子 计.其中(1)，(2)两项是前提和基础，(3)，(4)两 系统关系示于图1. 项是技术关键与保障.本文在简要说明(2)，(3)， (4)的基础上，通过实例重点讨论动力学参数评 用户界面 估的指导思想、实施原则和主要方法 协调器 1开发环境及件技术的选择应用 KinPreGSR以Windows为工作平台，Visual --■▣■m==1 C/C+及Foxpro为开发用计算机语言；将多级 热物性热物性 气/固 气/液 固固 其他复相园 菜单与自然语言处理方式结合，取前者较直观， 管理 预测 反应 反应 反应 应（待开发 后者便于表达复杂的知识性信息的优点，以适应 热物性数据库 反应动力学预测 气/固反应动力学预测内容复杂、多变的特点，从 技术路线上保证开发目标得以实现， 图1 IDMSKM系统构成 气/固反应的机理和动力学研究，以及过程速 2系统的结构与组织 率的预测是过程优化及控制的关健.气/固反应 图2是KinPreGSR的框架结构图，还表示出 动力学预测子系统是气/固反应动力学数据、模 各组成部分的相互关系及工作流程. 型及相关知识信息的集合；具有图形化、智能化 KinPreGSR通过合理的界面设计将模型的 1998-12-14收稿刘建华男，38岁，讲师，博士生 分类、组织与气/固反应体系特征的描述的结合， ·国家自然科学基金资助课题No.59774023) 建立起待预测结果与反应体系间的联系，这是第2 1卷 1 9 9 9年 第2期 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n vi er s ity o f S e i e n e e a n d T e e h n l o g y B e ji i n g V o l . Z I A pr. N 0 . 2 1 9 9 9 气 / 固反应动力学预测软件 系统的开发 刘建华 l) 周土 平 ’ ) 张 家芸 l) 马 永 坚 2 ) 1 )北京科技大学应用 科学学院 , 北京 10 0 83 2 )北京交通管理干 部学院计算 机系 北京 10 11 0 摘 要 介绍正 在开发的智能化冶金动力学数据库 (D M S KM ) 中的气 / 固反应动力学预测子系统 K j n P r日Gs R . 该子系统以 w idn o w s 为工作平台 , vi s ua l c c/ 什 及 oF xP or 的采用保 证了系 统图形化 、 智能化特征 . 合理的界面设计将模型的分类 、 组织 与反应体 系特征 的描 述相 结合 , 建立起 待预测结 果 与反 应体系间的联系 . 以碳 酸钙 的热分解反 应为例说明该 子系统中气 / 固 反应表观 活化能 的评 估原则和主要方法 . 关健词 气 / 固反应; 动力学预测 ; 软件系统 分 类号 0 64 3 . 13 建立 相 应 的 综合性 动 力学 数据库系 统是 冶 金 和 材料 领域 学 者 长期 追 求 的 目标 . 由于其 开发 研制难度 大 , 迄今 国外只 有关于 K刀又D A S 系 统的 报 道 1j[ . ID M S K M 系 统 是 由国 家 自然 科 学基 金 支 持 的 长 期 软 件 开 发 项 目— 智 能化 冶 金 动 力学 数 据 库 的 简 称 . 在 完 成 了 该 系 统 的热 物 性 数 据 库 (包括 气 体传 递 性 质 预 测 )模 块 2[] 后 , 已 进 人 反 应 过 程 动 力 学应 用 模 块 开发 阶段 . 本 文主 要介 绍 的 气 / 固反 应 动 力 学 预 测 系 统 为其 中一 个 子 系 统 . ID M S K M 系统 构成 及 与气 / 固反 应 动力学 预 测子 系统 关系 示于 图 1 . 用 户界 面 协调器 热物性 气反/应固 气反 应/液 固反应/固 其他复相反 管理 应 (待 升发 ) 的 特点及 推理 分析功 能 ; 可 提供气 / 固 反应 的数 据 、 知 识查 询 , 可进 行 过 程速 率 预测 和 机理 分 析 . 它 实质上是 一 种 动力 学 预 测 专家系 统 , 以 下简 称 K in P r e G S R (幻 n e t i e P r e d i e t i o n o f G a s /S o lid R e a e t i o n s ) . 为 实 现 上述 开 发 目标 需 解 决 的 问题 包 括 : ( l) 动 力 学 参数 评估 ; (2) 知 识 的搜 集 、 模 型 的 筛 选 及 两 者 的 组 织 ; ( 3) 软 件 开 发环 境 及 技 术 的 恰 当选 择 与 应 用 ; (4) 软 件 中 的科 学 内容 与预 测 目 标 、 结 果 的 有 机 结 合— 用 户 界 面 的 合 理 设 计 . 其 中 ( l ) , ( 2) 两 项 是 前 提 和 基 础 , (3) , (4) 两 项 是技 术 关 键 与保障 . 本文 在 简要 说 明 (2) , (3 ) , (4 ) 的基 础 上 , 通 过 实 例 重点 讨论 动 力 学 参数 评 估 的指 导思想 、 实施 原则 和主 要方 法 . 热物性数 据库 反应动力学预 测 图 1 m M S K 二改系 统构成 气 / 固反 应 的机理 和 动力 学研 究 , 以 及 过程 速 率 的预 测 是 过 程优 化 及 控 制 的关 键 . 气 / 固反 应 动 力 学预 测 子 系 统是 气 / 固 反 应 动力 学 数据 、 模 型及 相 关 知 识信息 的集 合 ; 具 有 图 形 化 、 智 能 化 19 9 8 一 12 一 14 收稿 刘建华 男 , 38 岁 , 讲师 , 博士 生 . 国 家 自然科学基金资助课题 (N 氏 5 9 7 7 4 0 2 3) 1 开发环境及软件技术的选择应用 K i n P r e G S R 以 Wi n d o w s 为 工 作 平 台 , V i s u a l C/ C 十十 及 Fox p or 为 开 发 用计算机 语 言 ; 将多 级 菜单与 自然 语 言 处 理 方 式 结 合 , 取 前 者 较 直 观 , 后 者便于 表 达复 杂 的知 识性 信息 的优 点 , 以 适 应 气 / 固反 应 动力学 预测 内容复杂 、 多 变 的特点 , 从 技 术路 线上保 证 开发 目标得 以 实现 . 2 系 统的结构 与组 织 图 2 是 K in rP e G S R 的框 架结 构 图 , 还表 示 出 各 组成 部分 的相互 关 系及工 作流程 . iK nP er G S R 通 过 合 理 的 界 面 设 计将 模 型 的 分 类 、 组织 与气 / 固反 应体系特 征的 描述 的结合 , 建 立 起 待 预 测 结 果 与 反 应 体系 间 的联 系 . 这 是 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 02. 045