Структурно-молекулярное моделирование непрерывных технологических процессов многоцентровой полимеризации

• Автор: Барабанов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 151 с. : ил.

1.1. Математическое моделирование процессов полимеризации

1.1.1. Классификация процессов полимеризации

1.1.2. Молекулярномассовое распределение полимера

1.2. Метод моментов для построения математических моделей процессов полимеризации

1.3. Кинетическая неоднородность ионнокоординационных кинетических систем

1.4. Сравнительный анализ средств моделирования процессов полимеризации

1.5. Средства моделирования химикотехнологических систем со сложной струю урной организацией

1.6. Цель работы и задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ МНОГОЦЕНТРОВОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

2.1. Математическая модель периодических процессов

многоцентровой полимеризации на ионнокоординационных каталитических системах

2.1.1. Кинетический модуль
2.2. Математическая модель непрерывных процессов
многоцентровой полимеризации на иоинокоординационных каталитических системах
2.2.1. Гидродинамический модуль
2.2.2. Энергетический модуль
2.2.3. Представление математической модели непрерывного процесса многоцентровой полимеризации в виде
дифференциальных уравнений в частных производных
2.3. Численные методы математического моделирования процессов многоцентровой полимеризации
2.3.1. Численное решение систем нелинейных дифференциальных уравнений
2.3.2. Численное моделирование непрерывного процесса многоцентровой полимеризации
2.3.3. Переход от аналитического вида решаемой системы дифференциальных уравнений в частных производных к разностной аппроксимации
2.3.4. Применение динамической расчетной сетки с нерегулярным шагом для решения систем дифференциальных уравнений в частных производных
2.3.5. Разработка алгоритма добавления новой ячейки в нерегулярную расчетную сетку с использованием частичной регуляризации сетки
2.3.6. Адаптация алгоритма обобщенного покоординатного спуска для нахождения численного решения в узлах нерегулярной расчетной сетки с адаптивной подстройкой шага дифференцирован ия
2.3.7. Модификация пространственного метода численного решения систем нелинейных уравнений с применением радиальнобазисной нейронной сети для хранения информации о пространстве решения
2.3.8. Алгоритм нейросетевой аппроксимации
2.4. Структурное моделирование непрерывных процессов полимеризации
2.4.1. Этапы процесса моделирования химикотехнологических систем
2.4.2. Использование структурных моделей при выполнении расчета ХТС
2.4.3. Струю ура диалоговой системы многокритериальной оптимизации химикотехнологических процессов Выводы
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МНОГОЦЕНТРОВОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
3.1. Постановка задачи и численное решение прямой кинетической задачи полимеризации
3.2. Прямая задача моделирования непрерывных процессов многоцентровой полимеризации на ионнокоординационных каталитических системах
3.2.1. Постановка и численное решение прямой задачи непрерывного процесса полимеризации в динамике
3.2.2. Решение прямой задачи непрерывного процесса
многоцентровой полимеризации реактор идеального вытеснения
3.2.3. Решение прямой задачи непрерывного процесса
полимеризации в статике
3.2.4. Эквивалентность многоцентрового непрерывного
процесса полимеризации в реакторе идеального вытеснения и
каскаде реакторов идеального перемешивания
3.3. Обратная задача моделирования непрерывных процессов многоцентровой полимеризации па ионнокоординационных каталитических системах
3.3.1. Постановка задачи и численное решение обратной задачи полимеризации с точки зрения структуры каскадов реакторов Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ МНОГОЦЕНТРОВОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
4.1. Модульная структура системы многовариантного моделирования процессов полимеризации
4.1.1. Структура программного обеспечения для исследования моделей процессов многоцентровой полимеризации
4.1.2. Реализация в программе методов структурного
моделирования для решения прямой и обратной задач моделирования
4.2. Описание программного комплекса многовариантного моделирования
4.2.1. Структуры данных для обеспечения моделирования процесса многоцентровой полимеризации
4.2.2. Основные модули программы моделирования процессов многоцентровой полимеризации
4.3. Описание подключаемых модулей системы многовариантного моделирования
4.3.1. Программная реализация модуля нейросетевой
аппроксимации
4.3.2. Программная реализация модуля визуализации
структуры батарей каскадов реакторов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Региональной научнотехнической конференции Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве Воронеж, , на Международной научнопрактической конференции молодых ученых и специалистов Социальноэкономическое развитие регионов реальность и перспективы Воронеж, на XI и XII Международных открытых научных конференциях Современные проблемы информатизации в технике и технологиях Воронеж, , на Международной научной конференции Сложные системы управления и менеджмент качества СС8ЗМ Старый Оскол, на Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях ММТТ Ярославль, . Публикации. По результатам исследований опубликовано научных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично автором предложены 1, , , математическая модель непрерывного процесса многоцеитровой полимеризации 4 методы структурного моделирования и оптимизации непрерывных технологических процессов многоцентровой полимеризации , , , , , программная реализация графического представления результатов моделирования , , алгоритмы расчета параметров технологических процессов подходы к адаптации алгоритмов теории графов для моделирования сложных ХТС 5, 6, 7, 8, 9 методы проведения инженерных расчетов 3 алгоритм адаптивной подстройки шагов численного дифференцирования 2, , , исследование нейронных сетей в качестве адаптивной модели нелинейных процессов. Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 4 страницах, включает 8 таблицы и рисунков состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из наименований и приложения. Содержание работы. Во введении показана актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, представлены основные научные результаты, определены их научная новизна и практическая значимость, приведено краткое содержание работы по главам. В первой главе рассмотрена основная характеристика полимеров молекулярномассовое распределение полимерных цепей. В работе используются модель процесса полимеризации, записанная с помощью метода моментов но работам Подвального С. Л., и представленная в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений. В работе рассмотрены аспекты кинетической неоднородности ионнокоординационных кинетических систем. Наибольший интерес, точки зрения исследования молекулярномассовых характеристик полимеров, представляют ионнокоординационные катализаторы, позволяющие получить из сопряженных диенов полимеры с высокостерсорегулярной микроструктурой, например 1,4цис, 1,4транс, 1,2 или 3,4полидиены. Большинство из этих каталитических систем характеризуются гетерогенностью и, как следствие, кинетической неоднородностью цетров полимеризации. Проведенный сравнительный анализ распространенных средств моделирования процессов полимеризации например, РОЬУБМ, РоуЬпк, ро1уРЯОМ8 и др. Сформулированы цель и задачи исследования, решение которых дает возможность исследования непрерывных и периодических процессов многоцентровой полимеризации на ионнокоординационных кинетических системах. Во второй главе сформирована математическая модель непрерывного процесса многоцентровой полимеризации для реакторов идеального смешения гидродинамический модуль в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений и математическая модель непрерывного технологического процесса многоцентровой полимеризации, протекающего в реакторе вытеснения, представлена в виде системы дифференциальных уравнений в частных производных. Рассмотрены численные методы, применяемые для расчета моделей периодических и непрерывных технологических процессов многоцентровой полимеризации в статических и динамических режимах. Численное решение системы осуществляется на динамической расчетной сетке. Разработан обобщенный алгоритм адаптивной подстройки шага с учетом частичной регуляризации динамической расчетной сетки. Предложенна модульная структура системы структурномолекулярного моделирования технологических процессов многоцентровой полимеризации, позволяющая обеспечить многовариантность расчетов моделей и проведения вычислительных экспериментов. Сформулированы этапы моделирования и многокритериальной оптимизации сложных технологических систем. В третьей главе сформулирована и численно решена прямая задача моделирования периодических и непрерывных процессов многоцентровой полимеризации на ионнокоординационных каталитических системах. При решении прямой задачи непрерывного процесса полимеризации, необходимо построить ММР на выходе каскадов реакторов.