Выпуск:
2026. Том 12. № 1 (45)Об авторе:
Козлова Мария Александровна, младший научный сотрудник, лаборатория термодинамики № 72, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутск, Россия; kma95@isem.irk.ru, https://orcid.org/0000-0001-8860-6768, https://elibrary.ru/author_profile.asp?authorid=1157720Аннотация:
В данной работе был разработан и протестирован алгоритм анализа поэтапного гиперграфа химических реакций на примере горения метана в чистом кислороде. Гиперграф визуализирует механизм химической реакции. Исходными данными для алгоритма являются данные детального механизма в виде списка компонентов и реакций. На каждом этапе гиперграфа проводится расчет скоростей реакций и равновесных количеств веществ, присутствующих в системе на данном этапе. Такой подход позволит отбросить компоненты, которые не могут образоваться в результате цепочки взаимопревращений.Ключевые слова:
Список литературы:
Арутюнов В. С. Окислительная конверсия природного газа. М.: Красанд, 2011. 590 с.
Горбань А. Н., Каганович Б. М., Филиппов С. П. Термодинамические равновесия и экстремумы: Анализ областей достижимости и частичных равновесий в физико-химических и технических системах. Новосибирск: Наука, 2001. 296 с.
Горбань А. Н., Миркес Е. М., Бочаров А. Н., Быков В. И. Термодинамическое согласование кинетических данных // Физика горения и взрыва. 1989. Том 5. С. 81–88.
Козлова, М. А. (2023). Кинетический анализ поэтапного гиперграфа химических реакций. Св. О рег № 2023683002 [MATLAB].
Козлова М. А., Шаманский В. А. Построение графа химических реакций для анализа реагирующих систем // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2022. Том 4. С. 108–118. https://doi.org/10.38028/ESI.2022.28.4.008
Корепанов М. А. Математическое моделирование химически реагирующих течений // Химическая физика и мезоскопия. 2008. Том 10(3). С. 268–279.
Романовский Б. В. Основы химической кинетики. М.: Экзамен, 2006. 415 с.
Сивкова Е. Э. Стабилизация ламинарного метано-воздушного пламени наносекундным разрядом // Труды МФТИ. 2009. Том 1(3). С. 151–159.
Сластная Д. А., Хребтов М. Ю., Мулляджанов Р. И., Дулин В. М. Прямое численное моделирование взаимодействия пламени метановоздушной смеси с плоской охлажденной преградой с учетом детальной кинетики // Всероссийская Конференция «XXXIX Сибирский Теплофизический Семинар»: Тезисы Докладов. 2023. С. 249.
Шаманский В. А., Козлова М. А. Поиск экстремального содержания компонента в реагирующей системе с помощью графа химических реакций // Вестник Кибернетики. 2023. Том 21(1). С. 21–28. https://doi.org/10.35266/1999-7604-2023-1-
Chen Y., Chen J.-Y. Towards improved automatic chemical kinetic model reduction regarding ignition delays and flame speeds // Combustion and Flame. 2018. Vol. 190. Pp. 293–301. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.11.024
Craciun G., Feinberg M. Multiple Equilibria in Complex Chemical Reaction Networks:
I. The Injectivity Property // SIAM Journal on Applied Mathematics. 2005. Vol. 65, No. 5. Pp. 1526–1546. https://doi.org/10.1137/S0036139904440278
Cuoci A., Frassoldati A., Faravelli T., Ranzi E. Numerical modeling of laminar flames with detailed kinetics based on the operator-splitting method // Energy Fuels. 2013. Vol. 27. Pp. 7730–7753. https://doi.org/10.1021/ef4016334
Cuoci A., Frassoldati A., Faravelli T., Ranzi E. OpenSMOKE++: An object-oriented framework for the numerical modeling of reactive systems with detailed kinetic mechanisms // Computer Physics Communications. 2015. Vol. 192. Pp. 237–264. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2015.02.014
Faravelli T., Frassoldati A., Cuoci A., Mehl M., Stagni A., Pelucchi M., Maffei L. P., Ranzi E. 2018. The CRECK Modeling Group. https://www.creckmodeling.polimi.it/ (дата обращения: 02.10.2024)
Feinberg M. Foundations of Chemical Reaction Network Theory. Springer. 2019. 473 p.
Gerasimov I. E., Bolshova T. A., Osipova K. N., Dmitriev A. M., Knyazkov D. A., Shmakov A. G. Flame Structure at Elevated Pressure Values and Reduced Reaction Mechanisms for the Combustion of CH4/H2 Mixtures // Energies. 2023. Vol. 16(22). Pp. 7489. https://doi.org/10.3390/en16227489
Li S. C., Williams F. A. Reaction Mechanisms for Methane Ignition // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2002. Vol. 124. Pp. 471–480. https://doi.org/10.1115/2000-GT-0145
Li Z., Li Y., Lou C. 2020. Kinetic simulation of methane combustion reaction: From mechanism to application // APEN-MIT-2019. Applied Energy Symposium: MIT A+B (May 22–24, 2019, Boston, USA) // https://doi.org/10.46855/energy-proceedings-428
Lu T., Law C. K. A directed relation graph method for mechanism reduction // Proceedings of the Combustion Institute. 2005. Vol. 30 No. 1. Pp. 1333–1341. https://doi.org/10.1016/j.proci.2004.08.145
Manion A., Huie R. E., Levin R. D., Burgess Jr. D. R., Orkin V. L., Tsang W., McGivern W. S., Hudgens J. W., Knyazev V. D., Atkinson D. B., Chai E., Tereza A. M., Lin C.-Y., Allison T. C., Mallard W. G., Westley F., Herron J. T., Hampson R. F., Frizzell D. H. 2023. NIST Chemical Kinetics Database. https://kinetics.nist.gov/kinetics/ (дата обращения: 10.05.2023)
Rao R., Esposito, M. Nonequilibrium Thermodynamics of Chemical Reaction Networks: Wisdom from Stochastic Thermodynamics // Physical Review X. 2016. Vol. 6, No. 4. Pp. 041064. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.6.041064
Smith G. P., Golden D. M., Frenklach M., Moriarty N. W., Eiteneer B., Goldenberg M., Bowman C. T., Hanson R., Song S., Gardine W. C., Lissianski Jr. V., Qin Z. 1999. GRI-mech. http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/
Wu Y., Liu Y., Lu T. 2020. A linearized error propagation method for skeletal mechanism reduction // Combustion and Flame. Vol. 211. Pp. 303–311. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2019.10.003
Xia A. G., Michelangeli D. V., Makar P. A. Mechanism reduction for the formation of secondary organic aerosol for integration into a 3-dimensional regional air quality model: α-pinene oxidation system // Atmospheric Chemistry and Physics. 2009. Pp. 4341–4362. https://doi.org/10.5194/acp-9-4341-2009
