气化炉自动建模系统的设计思路是:借助计算机对输入的化学反应列表和化学反应速率表达式进行推导,计算出各反应物的生成/消耗速率,再在此基础上按照小室模型的框架列写物质、能量平衡方程,然后利用该系统将平衡方程表达式生成FORTRAN程序。通过将平衡方程代码与流动模型和求解算法代码一起编译、连接,最终生成能够进行仿真计算的气化炉整体模型。
建立的自动建模系统必须能够处理各化学反应的反应速率到各反应物化学速率的映射关系,能够结合流动模型和其它模型提供的输入参数,推导出气体、固体的物质、能量平衡方程表达式。它还必须能够处理多种气体、多种固体反应物和有无能量平衡的情况。
工程上最常用到的计算机语言(如C语言、FORTRAN语言)只注重纯数值运算,逻辑推导功能比较弱,要想完成上述工作,必须突破旧的思路,采用更先进的数学工具。以符号计算、逻辑关系推导和复杂计算见长的计算机代数系统在此方面有着独到的优势。因此,采用计算机代数系统作为工作平台。
气化炉自动建模系统的输入可以分为3个部分:反应动力学部分、流动模型计算结果和其它建立小室模型必需的参数。反应动力学部分的输入与反应动力学部分相关的输入是指建模时研究者假设的气化炉中发生的所有化学反应及其化学反应速率。同时,还需要指明其中的固体反应物是单筛分还是宽筛分,是否需要进行能量平衡计算。