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第1章 简介 1

1.1 系统建模与模拟 1

1.1.1 什么是系统 1

1.1.2 系统的组成与特性 2

1.1.3 实验研究方法 2

1.1.4 什么是模型 3

1.1.5 如何建立模型 4

1.1.6 模型的局限性 5

1.1.7 敏感性分析 6

1.1.8 模型基础的诊断 6

1.1.9 基于模型的优化 6

1.1.10 数值模拟 7

1.1.11 数值模拟的优缺点 7

1.2 能量系统优化 8

1.2.1 能量系统简介 8

1.2.2 能量系统优化简介 8

第2章 热力学的基础 9

2.1 热力学基本术语 9

2.1.1 热力学系统 9

2.1.2 边界与环境 9

2.1.3 简单与复合系统 10

2.1.4 平衡状态 10

2.1.5 状态变量 11

2.1.6 相与纯物质 11

2.1.7 状态方程 12

2.1.8 热力学过程 12

2.1.9 温度和压力的标准条件 12

2.2 热力学定律 13

2.2.1 功的传递 13

2.2.2 热量传递 14

2.2.3 热力学第一定律 14

2.2.4 热力学第二定律 18

2.3 均相系统 35

2.3.1 平衡条件 35

2.3.2 基本关系式 37

2.3.3 热力学关系式 42

第3章 系统仿真语言 54

3.1 面向对象的系统仿真语言 Modelica 54

3.1.1 Modelica技术 54

3.1.2 Modelica的特征 54

3.1.3 Modelica的优势 55

3.2 代数微分方程 55

3.2.1 代数微分方程简介 55

3.2.2 代数微分方程与常微分方程 55

3.2.3 DAE的指标 56

3.2.4 特别的DAE形式 57

3.2.5 DAE的数值求解 57

3.2.6 Modelica的微分代数方程的表达 58

3.3 Modelica语法 59

3.3.1 词法结构、操作符和表达式 59

3.3.2 类、类型、声明 66

3.3.3 平衡模型 70

3.3.4 预定义的类 72

3.3.5 域、名字查找、扁平化 75

3.3.6 接口或类型的关系 77

3.3.7 继承、修改和重声明 81

3.3.8 方程 84

3.3.9 连接器和连接 90

3.3.10 数组 93

3.3.11 算法段和语句 99

3.3.12 函数 101

3.3.13 库包 115

3.3.14 注释 117

3.4 Modelica编译器 119

3.5 直接优化技术 128

3.5.1 直接优化技术的概念 128

3.5.2 GenOpt直接优化工具 129

3.5.3 优化问题的分类 129

3.5.4 优化算法 130

3.5.5 因变量的约束条件 133

3.5.6 GenOpt的配置文件 134

3.6 基于模型为基础的预测控制 134

3.6.1 基于模型为基础的控制技术的特点 134

3.6.2 MPC的原理 135

3.6.3 模型辨别 136

第4章 能量系统的Modelica 建模 138

4.1 模型的层次 138

4.2 建模的基本方法 139

4.3 Modelica标准流体库 140

4.3.1 Modelica的Thermal库 140

4.3.2 Modelica的工质库 140

4.3.3 Modelica的流体库 146

4.4 Buildings库 149

4.4.1 Buildings库的Fluid包 150

4.4.2 Fluid.Interfaces包 150

4.4.3 Fluid.Actuators包 151

4.4.4 Fluid.Boilers包 152

4.4.5 Fluid. HeatExchangers包 152

4.4.6 Fluid.Movers包 154

4.4.7 Fluid.Storage包 154

4.5 ThermoPower库 155

4.5.1 管流模型 155

4.5.2 锅筒模型 156

4.6 ThermoCycle库 157

4.6.1 管道模型 157

4.6.2 库的结构 158

4.6.3 膨胀和压缩设备包 158

4.6.4 热交换器包 158

4.7 ClaRa库 159

4.7.1 ClaRa库的结构 159

4.7.2 TILMedia-Library 160

4.8 Exergy？分析库 160

4.9 数值颤振和流动反向性 161

4.10 能量系统库的未来发展趋势 163

第5章 能量系统的？分析 164

5.1 能量、熵、？的关系 164

5.1.1 能量 165

5.1.2 熵 167

5.1.3 ？ 168

5.1.4 ？与能 170

5.1.5 ？的多领域本质 170

5.2 环境和死态 171

5.2.1 环境 171

5.2.2 死态 173

5.3 热力？ 173

5.4 化学？ 175

5.5 ？损与传递过程的关系 179

5.6 ？效率 180

第6章 能量系统的热经济分析 182

6.1 热经济分析和评估 182

6.1.1 工程经济的基本概念 182

6.1.2 热经济分析 184

6.1.3 热经济评估 188

6.2 热经济优化 188

第7章 能量系统模拟与优化的应用 190

7.1 空气调节系统的应用 190

7.1.1 湿空气的基本属性 190

7.1.2 湿空气的？ 191

7.1.3 液态水的？ 196

7.1.4 案例研究 197

7.2 热泵热力循环系统的分析 213

7.2.1 热泵系统 213

7.2.2 热泵热力循环系统的描述 214

7.2.3 计算结果及分析 215

7.2.4 热泵热力循环系统的？分析 218

7.2.5 热泵系统膨胀阀的PID调节 220

7.3 电厂蒸汽动力循环系统的分析 221

7.3.1 水蒸气的？图 221

7.3.2 模型的建立 221

7.3.3 计算结果和分析 222

7.4 制冷机组水系统的优化分析 226

7.4.1 制冷机组水系统 226

7.4.2 不连续源的处理 226

7.4.3 模型描述 227

7.4.4 定流量求解 227

7.4.5 优化求解 229

7.4.6 有内热源的优化问题 232

附录 符号表 235

参考文献 237