DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v19r327
Численный анализ идентифицируемости параметров математической модели химической реакции
Авторы
- Л.Ф. Нурисламова
-
И.М. Губайдуллин
Ключевые слова:
идентификация параметров
кинетическая модель
анализ чувствительности
математическое моделирование
Аннотация
Авторами статьи ведутся работы, направленные на разработку численного подхода к анализу параметрической идентифицируемости модели химической реакции методами анализа чувствительности для эффективного исследования и управления процессом химической реакции. Целью настоящей работы является определение параметров, подлежащих идентификации в условиях задаваемой погрешности измерений, химической реакции на примере процесса пиролиза пропана и определение незначимых параметров модели. Выполнена редукция 157-стадийной детальной схемы пиролиза пропана к 30-стадийной схеме. Предложена кинетическая модель для анализа низкотемпературного пиролиза пропана. Модель адекватно описывает выход наблюдаемых продуктов реакции при атмосферном давлении. Идентифицированы параметры кинетической модели пиролиза пропана путем решения обратной задачи химической кинетики.
Загрузки
Опубликован
2018-12-26
Выпуск
Раздел
Раздел 1. Вычислительные методы и приложения
Библиографические ссылки
- E. Walter, Identifiability of parametric models (Pergamon Press, New York, 1987).
- S. I. Spivak and V. G. Gorskii, “Non-Uniqueness of Problem of Kinetic Constant Reconstruction,” Dokl. Akad. Nauk SSSR 257 (2), 412-415 (1981).
- V. G. Gorskii and S. I. Spivak, “Identifiability of Parameters - One of the Most Important Steps in Constructing Mathematical Models in Chemistry,” Zh. Strukt. Khim. 29 (6), 119-125 (1988) [J. Struct. Chem. 29 (6), 924-930 (1989)].
- Kudashev V. P. and Spivak S. I., “Informativity of Kinetic Measurements under Determination of Mathematical Models Parameters of Non-Steady Chemical Kinetics,” Teor. Osn. Khim. Tekhnol. 26 (6), 872-879 (1992).
- L. F. Nurislamova and I. M. Gubaydullin, “Reduction of Detailed Schemes for Chemical Transformations of Formaldehyde and Hydrogen Oxidation Reactions Based on a Sensitivity Analysis of a Mathematical Model,” Vychisl. Metody Programm. 15, 685-696 (2014).
- L. F. Nurislamova and I. M. Gubaydullin, “Research and Reduction of Mathematical Model of Chemical Reaction by Sobol’ Method,” Comput. Issled. Model. 8 (4), 633-646 (2016).
- L. F. Nurislamova and I. M. Gubaydullin, “Mechanism Reduction of Chemical Reaction Based on Sensitivity Analysis: Development and Testing of Some New Procedure,” J. Math. Chem. 55 (9), 1779-1792 (2017).
- N. J. Brown, G. Li, and M. L. Koszykowski, “Mechanism Reduction Via Principal Component Analysis,” Int. J. Chem. Kinet. 29 (6), 393-414 (1997).
- M. S. Okino and M. L. Mavrovouniotis, “Simplification of Mathematical Models of Chemical Reaction Systems,” Chem. Rev. 98 (2), 391-408 (1998).
- A. S. Tomlin, T. Turányi, and M. J. Pilling, “Mathematical Tools for the Construction, Investigation and Reduction of Combustion Mechanisms,” in Comprehensive Chemical Kinetics (Elsevier, New York, 1997), Vol. 35, pp. 293-437.
- T. F. Lu and C. K. Law, “A Directed Relation Graph Method for Mechanism Reduction,” Proc. Combust. Inst. 30 (1), 1333-1341 (2005).
- T. Lu and C. K. Law, “Linear Time Reduction of Large Kinetic Mechanisms with Directed Relation Graph: n-Heptane and Iso-Octane,” Combust. Flame 144 (1-2), 24-36 (2006).
- A. S. Tomlin, M. J. Pillinc, T. Turányi, et al., “Mechanism Reduction for the Oscillatory Oxidation of Hydrogen: Sensitivity and Quasi-Steady-State Analyses,” Combust. Flame 91 (2), 107-130 (1992).
- T. Turányi, “Sensitivity Analysis of Complex Kinetic Systems. Tools and Applications,” J. Math. Chem. 5 (3), 203-248 (1990).
- A. Saltelli, M. Ratto, S. Tarantola, and F. Campolongo, “Sensitivity Analysis for Chemical Models,” Chem. Rev. 105 (7), 2811-2828 (2005).
- I. A. Semiokhin, Physical Chemistry (Mosk. Gos. Univ., Moscow, 2001) [in Russian].
- L. S. Polak (Ed.), Application of Computational Mathematics in Chemical and Physical Kinetics (Nauka, Moscow, 1969) [in Russian].
- I. M. Sobol’, “On Sensitivity Estimation for Nonlinear Mathematical Models,” Mat. Model. 2 (1), 112-118 (1990).
- L. F. Nurislamova, Development of a Compact Kinetic Model for Propane Pyrolysis by Sensitivity Analysis Methods , Candidate’s Dissertation in Mathematics and Physics (Bashkir State Univ., Ufa, 2015).
- O. A. Stadnichenko, L. F. Nurislamova, N. S. Masyuk, et al., “Radical Mechanism for the Gas-Phase Thermal Decomposition of Propane,” Reac. Kinet. Mech. Cat. 123 (2), 607-624 (2018).
- I. M. Sobol’, “Uniformly Distributed Sequences with an Additional Uniform Property,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 16 (5), 1332-1337 (1976) [USSR Comput. Math. Math. Phys. 16 (5), 236-242 (1976)].
- E. M. Chainikova, A. R. Yusupova, S. L. Khursan, et al., “Interplay of Conformational and Chemical Transformations of Ortho-Substituted Aromatic Nitroso Oxides: Experimental and Theoretical Study,” J. Org. Chem. 82 (15), 7750-7763 (2017).
- K. F. Koledina, S. N. Koledin, N. A. Shchadneva, and I. M. Gubaidullin, “Kinetics and Mechanism of the Catalytic Reaction between Alcohols and Dimethyl Carbonate,” Zh. Fiz. Khim. 91 (3), 422-428 (2017) [Russ. J. Phys. Chem. A. 91 (3), 442-447 (2017)].
Получено редакцией: 2018-07-15
Принято в выпуск: 2018-07-25
Опубликовано: 2018-08-01
Рекомендованные статьи
Т.Ю. Антонов, П.Г. Фрик, Д.Д. Соколов
Г.А. Тарнавский, С.И. Шпак, М.С. Обрехт
А.Л. Александров, Г.А. Тарнавский, С.И. Шпак, А.И. Гулидов, М.С. Обрехт
Г.М. Агаян, С.Ю. Сережников
C.Б. Березин, В.М. Пасконов
П.А. Галкин, Я.М. Жилейкин
Д.В. Зотьев, А.Г. Ягола, М.Н. Филиппов
Г.А. Тарнавский, В.Д. Корнеев, Д.А. Вайнер, А.Г. Тарнавский, Н.М. Покрышкина, А.Ю. Слюняев, А.В. Танасейчук
С.И. Мартыненко
М.В. Клибанов, А. Тимонов
Н.Л. Гольдман
П. Хейда, М.Ю. Решетняк, И. Цупал
Г.Л. Сидельников, А.С. Старовойтов
А.А. Захаров, C.С. Садыков
В.В. Пикалов, А.В. Непомнящий
Г.А. Тарнавский, С.М. Аульченко, В.А. Вшивков
В.В. Соколовский, Ю.В. Попов, А.А. Гусев, С.И. Виницкий
В.В. Пикалов, А.В. Лихачев
С.Н. Коробейников, Ю.С. Худяков, А.В. Шутов
Г.А. Тарнавский, А.Г. Тарнавский
И.В. Колос, М.В. Колос
И.В. Кочиков, Г.М. Курамшина, А.Г. Ягола, А.В. Степанова
М.Е. Артюшкова, Д.Д. Соколов
Г.А. Тарнавский, А.Г. Тарнавский, К.В. Гилев
В.А. Вшивков, И.Г. Черных, В.Н. Снытников
И.А. Мизева, Р.А. Степанов, П.Г. Фрик
Г.А. Никифоров
А.Д. Бекман
С.Н. Коробейников, В.В. Ревердатто, О.П. Полянский, А.В. Бабичев, В.Г. Свердлова
Г.А. Тарнавский, А.В. Алиев
М.А. Боронина, В.А. Вшивков, Е.Б. Левичев, В.Н. Снытников, С.А. Никитин
В.Э. Витковский, М.П. Федорук
С.Н. Коробейников, Б.В. Горев, А.И. Олейников, К.С. Бормотин
А.А. Гончарский
Л.Ю. Прокопьева, М.П. Федорук, А.С. Лебедев
Э.А. Кукшева, В.Н. Снытников
Г.А. Тарнавский
Б.П. Рыбакин, Н.И. Шидер
Т.А. Копит, А.И. Чуличков, Д.М. Устинин
М.Е. Жуковский, С.В. Подоляко
Т.А. Копит, А.И. Чуличков, Д.М. Устинин
Ю.С. Дементьева
М.Е. Жуковский, Р.В. Усков
Д.С. Бухаров, А.Л. Казаков
Б.П. Рыбакин, Л.И. Стамов, Е.В. Егорова
К.И. Михайленко, Ю.Р. Валеева
А.Г. Прудковский
О.Б. Бутусов, Я.М. Жилейкин, О.П. Никифорова, А.Б. Кукаркин
Л.Ф. Нурисламова, И.М. Губайдуллин
Д.А. Сидоренко, П.С. Уткин
А.И. Лопато, П.С. Уткин
М.А. Кривов, А.В. Зайцев, Ф.И. Атауллаханов, П.С. Иванов
И.М. Ступаков, М.Э. Рояк, Н.С. Кондратьева, А.В. Зеленский, Н.А. Винокуров
В.В. Елесин, Д.А. Сидоренко, П.С. Уткин
А.С. Суровежко, С.И. Мартыненко
Л.Ф. Сафиуллина, К.Ф. Коледина, И.М. Губайдуллин, Р.З. Зайнуллин
И.Л. Майков, Л.Б. Директор
А.Г. Ржанов, С.Э. Григас
Н.А. Евдокимова, Д.В. Лукьяненко, А.Г. Ягола
А.В. Гончарский, С.Л. Овчинников, С.Ю. Романов
Г.А. Тарнавский
А. С. Беляев, А. В. Гончарский, С. Ю. Романов
О. Р. Рагимли
П. И. Рагимли, А. Ю. Круковский, Ю. А. Повещенко, В. О. Подрыга
О. С. Язовцева, И. М. Губайдуллин, И. Г. Лапшин
А. А. Рязанова, В. Ю. Богомолов, В. М. Степаненко, М. И. Варенцов, А. И. Медведев
В. И. Голубев, М. И. Анисимов
М. В. Якобовский, Б. Н. Четверушкин
О. С. Язовцева, Е. Е. Пескова
