Вычисление областей неопределенности решения обратных задач химической кинетики на основе многопроцессорных технологий

• Автор: Ахматсафина, Эльза Ринадовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Математическое моделирование сложных реакций. Прямая и обратная кинетические задачи

1.2 Определение параметров кинетических моделей

1.3 Реакция циклоалюминирования олефинов, ацетиленовых спиртов и аминов

1.4 Параллельные вычисления в моделировании сложных физикохимических процессов

2 ОБЛАСТИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ

ЗАДАЧ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ

2.1 Математическое описание механизма химической реакции

2.2 Задача поиска областей неопределенности кинетических параметров химических реакций
2.3 Применение технологии параллельных вычислений к задаче определения областей неопределенности кинетических параметров
2.4 Расчет ускорения и эффективности параллельных программ
3 БАЗА ДАННЫХ И АЛГОРИТМЫ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ
ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
3.1 Структура базы дани ых
3.2 Методы и алгоритмы поиска областей неопределенности в обратных задачах химической кинетики
4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО РЕАКЦИИ
ЦИКЛОАЛЮМИНИРОВАНИЯ ОЛЕФИНОВ И АЦЕТИЛЕНОВ
4.1 Математическое описание механизма реакции циклоалюминирования олефинов и ацетиленов
4.2 Определение кинетических констант реакции циклоалюминирования олефинов и ацетиленов
4.3 Интервалы и области неопределенности
4.4 Кинетический анализ относительной реакционной способности олефиновых и ацетиленовых соединений в реакции циклоалюминирования
4.5 Анализ эффективности параллельных программ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Проведен вычислительный эксперимент для анализа данных реакции циклоалюминирования олефинов и ацетиленов, определены кинетические параметры реакции, наилучшим образом описывающие экспериментальные данные, полученные при различных начальных концентрациях компонентов и температурах протекания реакции получены интервалы неопределенности построены фазовые плоскости для констант исследуемой реакции. Практическая значимость работы. Программный продукт внедрен в практику работы экспериментальных лабораторий учреждения РАН Институт нефтехимии и катализа и применяется для математических интерпретаций, исследующихся в институте процессов как гомогенного, так и гетерогенного катализа. Построенные кинетические модели становятся основой математического моделирования и оптимизации соответствующих каталитических процессов. Разработанный программный продукт обладает высоким уровнем сервиса, что позволяет использовать его непосредственно пользователю. Программный продукт протестирован на кластере Башкирского государственного университета и применяется для повышения эффективности расчетов. Разработанный программный продукт применяется в качестве методических пособий на кафедре математического моделирования Башкирского государственного университета. Апробация работы. II Международной научной конференции Параллельные вычислительные технологии ПаВТ СанктПетербург, января 1 февраля, г. Обратные задачи в приложениях Бирск, г. Всероссийской молодежной конференции но квантовой и математической химии Уфа, г. III Международной научной конференции Параллельные вычислительные технологии ПаВТ Нижний Новгород, марта 3 апреля, г. III Международной научной конференции Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования Воронеж, г. IV Международной научной конференции Параллельные вычислительные технологии ПаВТ Уфа, марта 2 апреля г. Института нефтехимии и катализа РАН кафедры математического моделирования БГУ, химического факультета БГУ. Публикации. По результатам работы опубликованы 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, 5 статей в сборниках трудов конференций и тезисы трех докладов. Структура и объем диссертации. Материал диссертационной работы изложен на 8 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и содержит таблицу и рисунков. Математическое моделирование сложных реакций металлокомплексного катализа. Математические модели химической кинетики представляют собой математическое описание, дающее возможность получить зависимость скорости химического превращения от параметров реакции температуры, концентраций реагентов, и т. Основой математического моделирования химических реакций является кинетическая модель. Существует иерархия моделей при расчете любого крупного каталитического агрегата кинетическая модель модель зерна катализатора модель слоя катализатора модель контактного аппарата модель агрегата. В этой иерархии моделей, предложенной и детально разработанной Боресковым Г. К. и Слинько М. Г., кинетическая модель представляет собой исходный уровень. Пи один из технологических расчетов не может быть получен без знания кинетики реакции. Для кинетической модели основными элементами являются химические вещества и элементарные стадии основными законами законы действующих масс и законы действующих поверхностей алгоритмами построения модели методы вывода кинетических уравнений, предложенные Темкиным М. И. 1,2, методы поиска констант кинетических уравнений и т. Сложная химическая реакция это совокупность элементарных стадий. Каждая стадия может состоять из двух элементарных реакций прямой и обратной. Элементарной считается та реакция, которая осуществляется с преодолением одного энергетического барьера. Ах . Лп 1. Здесь величины а,, и Д5 это стехиометрические коэффициенты, т. А1 участвуют в реакции номер стадии. Список элементарных стадий 1. На стехиометрические коэффициенты элементарных стадий
накладываются естественные ограничения т,с
коэффициенты и могут принимать значения 0 1 2 и 3 редко. Считается, что химический состав веществ А1 задан. Обозначим составляющие их элементы В,. Вт. Число атомов утого элемента в молекуле А а у. Обозначим ЛГ количество моль вещества А, в системе, векторстолбец с компонентами . Аналогично пусть Д количество моль в системе, а Ь векторстолбец с компонентами Д. Л, Ь АтЫ. В закрытой системе, т.