Имитационное моделирование управляемых процессов химической кинетики

Посвящается 100-летию со дня рождения академика В. В. Кафарова – одного из крупнейших мировых ученых, создавшего мощный научный импульс для развития химической кибернетики и химической науки в целом. Значимость его трудов неоценима в России и за рубежом: многие зарубежные ученые-химики, разработчики новых продуктов и создатели современных реакторов ссылаются на фундаментальные работы В. В. Кафарова, используют его методы и подходы при решении новых актуальных задач.

Чрезвычайные ситуации, которые иногда возникали в химической индустрии (например, в Сивезо и Бхопале), ставшие причинами человеческих жертв и загрязнений окружающей среды, обуславливают введение повышенных требований к квалификации инженеров-химиков. Методология конструирования химических реакторов должна предусматривать функции контроля и анализа безопасности. Поэтому процесс конструирования химических реакторов состоит не только из выполнения расчетов, создания чертежей и написания технической документации реактора. Конструирование реакторов невозможно без создания моделей процессов и тренажеров для персонала с учетом рисковых ситуаций. Таким образом, при конструировании реактора необходимы: модель химической кинетики, которая может быть представлена с помощью дифференциальных уравнений, и модель дискретной системы управления, которую, как правило, невозможно описать посредством дифференциальных уравнений. В связи с этим возникает необходимость в комплексных дискретно-непрерывных компьютерных моделях. В. В. Кафаров был одним из крупнейших мировых ученых, который создал мощный научный импульс для развития химической кибернетики. Его труды стали основой дальнейших исследований в этой области в нашей стране и за рубежом. В статье рассматривается унифицированный метод имитационного дискретно-непрерывного моделирования управляемых химических реакций. Имитационная модель включает в себя два компонента: непрерывный и дискретный. Непрерывный компонент выполняет моделирование процессов химической кинетики. Дискретный компонент служит для имитации и оптимизации системы управления реактором. Для обеспечения удобства выбора оптимальных режимов работы реактора используется матрица кортежей. Оптимизация проводится варьированием двух параметров: температуры реакции и давления в реакторе.