КИНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КИНЕТИКИ ГОМОГЕННЫХ ЖИДКОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ В МИКРОРЕАКТОРАХ
Авторы:
1.
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
(кафедра системного анализа и управления)
аспирант с 01.01.2023 по настоящее время
аспирант с 01.01.2023 по настоящее время
2.
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Тип:
Статья
Страницы:
с 154
по 161
Статус:
Опубликован
Получено:
31.01.2026
Одобрено:
31.01.2026
Опубликовано:
31.01.2026
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КИНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО, ГОМОГЕННЫЕ РЕАКЦИИ, ОПТИМИЗАЦИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, МИКРОРЕАКТОРЫ
Аннотация:
Данная статья исследует возможность применения кинетического метода Монте-Карло (КММК) для моделирования кинетики гомогенных жидкофазных реакций в микрореакторах. Несмотря на успешное использование микрореакторов в многофазных процессах, интенсификация процессов в микрореакторах остаётся недостаточно изученной областью, требующей разработки новых подходов к моделированию. В работе представлен детализированный стохастический алгоритм КММК с учётом временной последовательности элементарных реакционных шагов, а также проведено его критическое сравнение с методом молекулярной динамики. Показано, что КММК позволяет более эффективно моделировать нелинейные эффекты, стохастические флуктуации и многошаговые реакционные механизмы на временных интервалах, недоступных традиционному молекулярному моделированию. Для верификации разработанного программного комплекса на Python выполнено численное моделирование реакции метанолиза с последующей параллельной проверкой результатов в программе Kinetiscope. Проведён комплексный количественный анализ расхождений с использованием средней абсолютной ошибки, косинусного сходства и коэффициента корреляции Пирсона. Полученные результаты демонстрируют высокую точность моделирования основных компонентов системы. Таким образом, разработанная модель доказала свою применимость для исследования и оптимизации процессов интенсификации химико-технологических систем в микрореакторах, создавая основу для разработки энергоэффективных и экологичных производственных технологий.
Данная статья исследует возможность применения кинетического метода Монте-Карло (КММК) для моделирования кинетики гомогенных жидкофазных реакций в микрореакторах. Несмотря на успешное использование микрореакторов в многофазных процессах, интенсификация процессов в микрореакторах остаётся недостаточно изученной областью, требующей разработки новых подходов к моделированию. В работе представлен детализированный стохастический алгоритм КММК с учётом временной последовательности элементарных реакционных шагов, а также проведено его критическое сравнение с методом молекулярной динамики. Показано, что КММК позволяет более эффективно моделировать нелинейные эффекты, стохастические флуктуации и многошаговые реакционные механизмы на временных интервалах, недоступных традиционному молекулярному моделированию. Для верификации разработанного программного комплекса на Python выполнено численное моделирование реакции метанолиза с последующей параллельной проверкой результатов в программе Kinetiscope. Проведён комплексный количественный анализ расхождений с использованием средней абсолютной ошибки, косинусного сходства и коэффициента корреляции Пирсона. Полученные результаты демонстрируют высокую точность моделирования основных компонентов системы. Таким образом, разработанная модель доказала свою применимость для исследования и оптимизации процессов интенсификации химико-технологических систем в микрореакторах, создавая основу для разработки энергоэффективных и экологичных производственных технологий.
Ключевые слова:
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КИНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО, ГОМОГЕННЫЕ РЕАКЦИИ, ОПТИМИЗАЦИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, МИКРОРЕАКТОРЫ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КИНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО, ГОМОГЕННЫЕ РЕАКЦИИ, ОПТИМИЗАЦИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, МИКРОРЕАКТОРЫ
