开源化工流程模拟软件分享

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  - 化工模拟
  - DWSIM
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  - 化工
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date: 2023-02-09 20:04:31
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前言

我们最常使用的流程模拟软件，主要有Aspen Plus、Aspen HYSYS、Pro II，其他的也有包括ChemCAD、gPROMS等等，但是这些都是商用的化工流程模拟软件，一般也都买不起。目前各个领域都有很多开源的软件被开发出来，比如说CFD流场模拟领域的OpenFOAM和FastCAE，那么有人可能会问了，化工流程模拟有没有开源的免费软件呢？

今天，我们就来介绍两款开源化工流程模拟软件：DWSIM和COCO

DWSIM

作为一个开源软件来说，DWSIM的功能是比较全的，基本满足了日常的需求。与下文要介绍的COCO相比，热力学模型更多更全，因为可以从第三方公开数据库导入物性数据，扩展了适用范围。单元操作版块的功能也比COCO更全。他的开发者是来自巴西Daniel Medeiros，有丰富的工程咨询经验。

DWSIM特性：

• 遵循CAPE-OPEN规范
• 支持多变量优化、敏感性分析
• 支持通过Python自定义单元操作。可以用来扩展成模拟动态过程。
• 支持从第三方来导入物性数据，下文提到了一些公开的物性数据库。
• 支持多核 CPU和GPU并行计算 (CUDA/OpenCL)。这对于模拟的流程体系庞大，或者要进行复杂的优化来说，是非常棒的功能。

软件框架：

• 热力学模型: CoolProp, Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong, Lee-Kesler, Lee-Kesler-Plöcker, UNIFAC, Modified UNIFAC (Dortmund), UNIQUAC, NRTL, Extended UNIQUAC, Chao-Seader, Grayson-Streed, Raoult's Law, IAPWS-IF97 Steam Tables, IAPWS-08 Seawater, Black-Oil and Sour Water;
• 单元操作: 混合器，分流器，分离器，泵，压缩机，管道，阀门，膨胀器，换热器，孔板，反应器，塔器，固体分离器，过滤器等。
• 实用工具: 相图，水合物计算，压力安全阀计算，纯组分物性查询，临界点查询，容器计算等。
• 工具: 数据回归，自定义化合物等。
• 过程分析: 多变量有约束优化、敏感性分析。
• 可以加插件。

软件官网：https://dwsim.fossee.in/ https://dwsim.org/

GitHub项目：https://github.com/DanWBR/dwsim

流程界面：

还支持动态模拟：

COCO

软件名称COCO是APE-OPEN to CAPE-OPEN的缩写，即遵循CAPE-OPEN规范的开源软件。COCO可以用于稳态过程模拟，支持常见的热力学模型，自带430种化工常见物质。开发者主要是荷兰、德国、英国的学者组成，有很强的化学、化工背景。开发者有Jasper van Baten（首席开发者，欧洲化工顶尖大学，荷兰代尔夫特理工博士），Richard Baur，Harry Kooijman，Ross Taylor，Frank Eckert，William M. Barrett Jr。

DWSIM特性：

• 轻量级，简洁
• 遵循CAPE-OPEN规范，可以被其他流程模拟软件调用

软件框架：

COCO由四个部分构成，即COFE，TEA，COUSCOUS，CORN。（作者取的名字很可爱lol）

• COFE（Flowsheet Environment），是图形用户界面模块，用来显示模拟的化工过程的流程图，基于序贯模块算法。
• TEA（Thermodynamics for Engineering Applications），是热力学模块，算法来源于开发团队中两个成员的开源软件ChemSep（一款开源的柱分离模拟软件） ，涵盖430种常用的物质。
• COUSCOUS（Unit-operations Simple package） ，是单元操作模块，含分离器、混合器、换热器、泵、反应器等模块。
• CORN（Reaction Numerics package），自定义反应模块。用户可以自定义反应动力学，含一些基本的反应器，平推流、全混流等。

此外还有一些可以添加的插件和模块，从而实现更多的功能，像水模块、微软电子表格输入模块。

同时还支持在COCO里面使用DWSIM！！！

软件官网：https://www.cocosimulator.org/