通过直接熵最大化对 UVN-Flash 问题的快速稳健重构
数值分析
2025-07-29 v1 数值分析
最优化与控制
摘要
我们研究了多组分混合物在给定内部能量（U）、体积（V）和摩尔数（N1,N2, . . . ,Nn）下的相平衡问题，称为 UVN-Flash 问题。虽然传统相平衡计算通常使用压力-温度-摩尔数（PTN）规格，但 UVN 形式对动态闭合系统仿真和能量平衡计算至关重要。现有方法，包括基于迭代压力-温度更新和直接熵最大化的方法，由于嵌套迭代和依赖内部牛顿求解器，存在计算效率低下的问题。本文提出了一种将 UVN-Flash 问题重新表述为直接熵最大化问题的新方法，消除对内部牛顿迭代的需求，解决了关键的计算瓶颈。我们派生出两种新 formulation：1) 基于熵和内部能的 formulation，2) 基于阿尔芬自由能的备选方案。我们首先建立稳定性分析框架，然后在自然变量下重新表述 UVN Flash 问题。随后引入我们新方法并讨论所用数值方法，包括梯度和 Hessian 计算。该方法通过基准案例验证，显示出改进的效率和稳健性。
关键词
引用
@article{arxiv.2502.20173,
title = {A Fast and Robust Reformulation of the UVN-Flash Problem via Direct Entropy Maximization},
author = {Pardeep Kumar and Patricio I. Rosen Esquivel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.20173},
year = {2025}
}
备注
30 pages, 17 tables, 1 figure