化工复杂系统优化过程的耗散结构及演化机制研究

化工系统是自然科学与工程技术领域中最常遇到的复杂系统之一，化工复杂系统涉及到大量的多目标优化问题。但是，由于多尺度、多层次、非平衡性、非线性和耗散结构等复杂性特征，使传统的优化方法无法描述复杂系统最优化状态演化的内在规律。本项目针对复杂系统多目标优化这一化学工程学科的前沿问题，运用复杂科学的自组织理论，基于非线性热力学的原理，把化工复杂系统优化过程刻画为系统形成有序结构的耗散过程；以有序结构为表征复杂性的基本参量，提出优化过程耗散结构形成的熵判据，研究复杂系统最优状态的演化规律；运用密度泛函理论把不同子系统和不同层次结构的非线性相互作用统一起来，建立一种新的系统优化耗散结构模型，并应用于化工多相反应系统的研究，从而建立普适方法。本项目的研究成果将为复杂系统优化理论提供新思想和新方法，具有重要的方法论意义和工程应用价值。