Журнал
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики
УДК:519.688, 004.942
Номер:6 (152)
Скачать PDF0 Кбайт
Численный алгоритм поиска оптимального состава реагирующей смеси на основе кинетической модели реакции
Аннотация:
Введение. Представлены результаты разработки алгоритма поиска оптимальных начальных концентраций веществ химической реакции. Алгоритм сочетает комбинацию методов оптимизации с теоретическими основами моделирования химических реакций в части построения их кинетических моделей. Математическое описание динамики концентраций реагирующих веществ во времени представлено в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений, начальные условия которой заданы значениями начальных концентраций реагентов. Метод. В общем виде сформулирована задача определения оптимального состава реагирующей смеси. Задача содержит ограничения, накладываемые на значения начальных концентраций веществ и на их начальную суммарную концентрацию. Для решения поставленной задачи применены методы штрафов и Хука–Дживса. Описана функция штрафов, позволяющая свести исходную задачу к задаче без ограничений. Основные результаты. Сформулирован пошаговый алгоритм поиска оптимальных начальных концентраций химической реакции. Проведен вычислительный эксперимент для каталитической реакции аминометилирования тиолов с помощью тетраметилметандиамина. Приведена кинетическая модель реакции, на основе которой сформулирована оптимизационная задача поиска значений начальных концентраций реагентов для получения наибольшего выхода целевого продукта в конце реакции. Вычислены оптимальные начальные концентрации исходных веществ для разной продолжительности реакции и при различных значениях температуры. Обсуждение. Разработанный численный алгоритм определения оптимальных начальных концентраций реагентов учитывает физико-химические особенности поставленной задачи и может быть применен при исследовании сложных химических реакций, содержащих большое количество начальных и промежуточных веществ. Его применение позволяет на этапе компьютерного эксперимента определить закономерности протекания химической реакции, не прибегая к проведению лабораторного опыта, что существенно экономит материальные и временные затраты исследователя.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Моделирование освещенности земной поверхности для выбора режимов работы источника излучения
- Люминесцентная динамика кислородного окисления Viburnum opulus L. в растворах хитозана с наночастицами золота
- Динамическое поверхностное управление всенаправленным мобильным роботом с полными ограничениями состояния и насыщением входа
- Двухдлинноволновая цифровая голографическая интерферометрия в технических приложениях
- Структурный анализ наночастиц ZrO2 и TiO2
- Влияние покрытий поливинилбутираля с углеродными квантовыми точками на характеристики кремниевых солнечных элементов
- Рамановская спектроскопия нанокомпозитов ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, полученных методом сольвотермического микроволнового синтеза
- Эмоциональный анализ данных социальных сетей с использованием кластерной вероятностной нейронной сети с параллелизмом данных
- Оценка возможности применения метода декомпозиции изображений по топологическим признакам для уменьшения энтропии при их сжатии
- Реализация нейронных сетей в методе многоуровневых компонентных цепей
- Алгоритм контроллера нечеткой логики для размещения файлов в системе хранения данных
- Персонализация сверточных нейронных сетей в задаче обнаружения стресса с использованием данных вариабельности сердечного ритма
- Использование топологического анализа данных для построения байесовских нейронных сетей
- Метод моделирования вязкоупругих свойств ориентированных полимерных материалов с помощью многобарьерной теории
- Проектирование микрополосковой патч-антенны на основе метаматериала SSRR для терагерцового диапазона с использованием алгоритма оптимизации Fennec Fox
- Алгоритм оперативного поддержания температурного режима блоков усиления мощности передающего комплекса радиолокационной станции на основе тепловой модели
- Конвективный теплообмен и гидродинамика течения у торцевой стенки лопатки турбины под действием магнитного поля
- Методы бесконтактной регистрации информационных сигналов для аудита информационной безопасности систем и сетей электроснабжения
- Оценивание параметров синхронного двигателя с постоянными магнитами
- Проблемы защиты содержимого внутренней памяти микроконтроллеров Renesas