Design and Implementation of Object-Oriented Model Libraries using Modelica

Abstract: Popular Abstract in Swedish Matematiska modeller och simulering är viktiga verktyg för att hantera tekniska system. Trenden idag är att öka komplexiteten i system genom integrerad produktion och processoptimering. Att hantera dessa komplexa system kräver kunskaper inom många områden samtidigt. Modellbibliotek är ett bra sätt att paketera kunskap. Kommersiella simuleringsprogram tillandahåller bra modellbibliotek, men de är ofta ämnes-specifika och tillåter ingen insyn. Komplexa, multi-displinära system kräver öppna modellbibliotek skrivna i ett generellt modelleringsspråk. Modelica är ett sådant modelleringsspråk som stödjer objekt-orienterad modellering av dynamiska system. Modelica har specificerats genom ett europeiskt samarbete och är en öppen standard. Avhandlingen beskriver principer för objekt-orienterade och ekvations-baserade modellbibliotek. Tillämpningen är modellering av termo-hydrauliska system, dvs processer som innefattar flöden av värme och vätska eller gas. ThermoFluid är ett av flera basbibliotek i det nya modelleringsspråket Modelica, och är mer generellt tillämpbart för termo-hydrauliska system. Modellerna bygger på fysikaliska principer med kontrollvolymer som innehåller dynamiska balansekvationer för massa, energi och rörelsemängd. Basbiblioteket är byggt på ett flexibelt sätt. Den grundläggande kontrollvolymen kan innehålla olika vätskor/gaser, med en eller flera komponenter, och den kan diskretiseras i flödesriktningen för en noggrannare beskrivning. Flera specifika tillämpningar beskrivs i avhandlingen: en microgasturbinsystem, ett ångnät i en pappersmassafabrik, speciella modeller för evaporatorer och ett koldioxid-baserad kylsystem.