【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相平衡计算领域，更具体地，涉及一种基于约束灰色预测演化算法的在给定摩尔体积和温度下的相平衡计算方法。
技术介绍
1、为了研究复杂的流体行为，往往需要对地质构造中的多相多组分流体进行数值求解。相平衡计算，也称为闪蒸计算，是多孔介质中多组分多相流体数值模拟的重要组成部分，在石油化工领域发挥着重要作用。相平衡计算的目的是计算混合物在达到平衡时的物理性质，包括发生相分裂后相的组成、数量和密度。
2、目前，工程计算中的闪蒸计算方法按不同的给定条件主要分为npt闪蒸计算和nvt闪蒸计算两类。npt闪蒸计算是在给定摩尔(n)、压力(p)和温度(t)下的相平衡计算，该方法很早就被提出，并且已经得到了广泛的应用。然而，由于在npt条件下通常需要求解一个三次状态方程，因此无法唯一地确定该组分是气相、液相，还是两相的混合物。此外，在达到平衡压力之前需要很多解，因此npt闪蒸计算的效率较低。由mikyska和firoozabadi提出的在恒定体积、温度和摩尔下的相平衡计算问题(nvt闪蒸计算)克服了npt闪蒸计算的缺陷。该问题可以表述求解具有高度非线性特征的总亥姆霍兹自由能函数的最小值。
3、现有的解决nvt闪蒸计算的方法主要分为两类。第一类方法是基于牛顿法的直接求解法。在2011年，mikyska和firoozabadi提出了一种基于牛顿法的连续替代迭代法(ssi)，首次解决了nvt闪蒸计算问题。后来，jindrova和mikyska提出了一种求解总亥姆霍兹自由能约束最小值的算法，该算法采用了牛顿法、线性搜索技术
4、虽然以上这两类方法都能找到nvt闪蒸计算问题的满意解，但现有技术仍存在不足之处：(1)对初始值敏感。因为它们都高度依赖于相稳定性分析提供的初始值；否则，这两种方法都可能收敛到伪解，即单相态或局部极小值。(2)这些传统方法都需要求解目标函数的导数，其计算非常复杂。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于约束灰色预测演化算法的相平衡计算方法，包括：
2、采集nvt闪蒸计算的数据集，所述数据集为纯物质和混合物；
3、以总亥姆霍兹自由能为目标函数，其中一相的摩尔向量和体积为决策变量，构建nvt闪蒸计算的数学模型，并定义nvt闪蒸计算的数学模型的约束条件；
4、设置约束灰色预测演化算法的参数，基于约束灰色预测演化算法对nvt闪蒸计算的数学模型进行迭代求解，获取达到相平衡时的相图，以及随着迭代次数增加，总亥姆霍兹自由能收敛图，所述相图包括在不同的总摩尔密度下，两相的摩尔分数、相摩尔密度、饱和度和压力。
5、本专利技术提供的一种基于约束灰色预测演化算法的相平衡计算方法，将nvt问题中的约束条件添加到gpe的原始操作步骤中，提出了一种基于约束灰色预测演化算法(cgpe)的nvt闪蒸计算方法，克服了目前已有方法都高度依赖相稳定分析提供的初始值，对初始值敏感的缺点，而且不像传统优化方法需要对目标函数进行求导，本算法是基于种群迭代的优化方法，避免了复杂的求导计算。
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1.一种基于约束灰色预测演化算法的相平衡计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述采集NVT闪蒸计算的数据集，包括：
3.根据权利要求1所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述以总亥姆霍兹自由能为目标函数，其中一相的摩尔向量和体积为决策变量，构建NVT闪蒸计算的数学模型，并定义NVT闪蒸计算的数学模型的约束条件，包括：
4.根据权利要求2所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述设置约束灰色预测演化算法的参数，包括；
5.根据权利要求4所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述基于约束灰色预测演化算法对NVT闪蒸计算的数学模型进行迭代求解，获取达到相平衡时的相图，以及随着迭代次数增加，总亥姆霍兹自由能收敛图，包括：
6.根据权利要求5所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述51,在摩尔和体积的可行区域内，随机生成前三代种群，对前三代种群中的每一个个体计算目标函数值H，包括：
7.根据权利要求5所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述42，从三代连续的种群中随机选择三个个体作为选择
8.根据权利要求7所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述44，通过比较目标个体和试验个体的目标函数值H，选择较优的个体进入下一代，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于约束灰色预测演化算法的相平衡计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述采集nvt闪蒸计算的数据集，包括：
3.根据权利要求1所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述以总亥姆霍兹自由能为目标函数，其中一相的摩尔向量和体积为决策变量，构建nvt闪蒸计算的数学模型，并定义nvt闪蒸计算的数学模型的约束条件，包括：
4.根据权利要求2所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述设置约束灰色预测演化算法的参数，包括；
5.根据权利要求4所述的相平衡计算方法，其特征在于，所述基于约束灰色预测演化算法对nvt闪蒸计算的数学模型进行迭代求解，获取达到相平...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏清华，湛雅倩，吴海涛，熊凯俊，刘瑶环，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：
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