Исследование сложной динамики химических систем методами математического моделирования
Диссертация
В настоящее время метод математического моделирования широко вошел в практику проектирования реакторов в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Более того, моделирование и расчет на компьютерах процессов в существующих и действующих реакторах позволяет находить оптимальные режимы их работы и повышать их производительность без всяких перестроек, одним только управлением происходящими… Читать ещё >
Список литературы
- Быков В.И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. — М: Наука, 1988.
- Филд Р., Бургер М. Колебания и бегущие волны в химических системах. М.: Мир, 1988.
- Матрос Ш. Перспектива использования нестационарных процессов в каталитических реакторах // Журн. ВХО им Д. И. Менделеева. 1977. — Т.22. — №.5. — С.576 — 580.
- Epstein I.R., Showalter К. Nonlinear Chemical Dynamics: Oscillations, Patterns, and Chaos//J. Phys. Chem. 1996. — V.100. — P.13 132−13 147.
- Scott S.K., Johnson B.R., Taylor A.F., Tinsley M.R. Complex chemical reactions A review // Chem. Eng. Sei. — 2000. — V.55. — P.209−215.
- Жаботинский A.M. Периодические окислительные реакции в жидкой фазе. // ДАН СССР,. 1964.- Т.157.-С.392.
- Белоусов Б.П. Периодически действующая реакция и ее механизм. Горький: Изд-во ГГУ, 1951.
- Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985.
- Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.: Мир, 1990.
- Шустер Г. Детерминированный хаос. Введение. М.: Мир, 1988.
- П.Денисов Е. Т. Кинетика гомогенных химических реакций. М.: Высшая школа, 1988.
- Полак JI.C., Гольденберг М., Левицкий A.A. Вычислительные методы в химической кинетике. М.: Наука, 1984.
- Тропин A.B. Редукция математических моделей механизмов цепных реакций : Дис. канд. физ.-мат. наук, Уфа, 1998.
- Экспериментальные методы химической кинетики. М.: Высшая школа, 1971.123
- Эмануэль Н.М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1969.
- Димитров В.И. Простая кинетика. Новосибирск: Наука, 1982.
- Яблонский Г. С., Спивак С. И. Математические модели химической кинетики. М.: Знание, 1977.
- Брин Э.Ф. Обратные задачи химической кинетики как метод исследования механизмов сложных реакций // Успехи химии. 1987. — Т.56. — №.3. — С.428−446.
- Эберт К., Эдерер X. Компьютеры. Применение в химии. М.: Мир, 1988.
- Вернена Г., Шанона М. ЭВМ помогает химии. Ленинград: Химия, 1990.
- Новиков Е.А. Численные методы решения дифференциальных уравнений химической кинетики, Новосибирск: Наука, 1990.
- Холл Д., Уатт Д. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1979.
- Dalquist G. A special stability problem for linear multistep methods // BIT. 1963. — V.3.- P.23−43.
- Новиков E.A., Шитов А. Некоторые методы решения жестких систем, индуцированные одним и двумя вычислениями правой части, Красноярск: Сб. науч. тр./ВЦ СО АН СССР, 1986, рр 11−18.
- Новиков Е.А., Шитов А. Алгоритм интегрирования жестких систем на основе (т, к) — метода второго порядка точности с численным вычислением матрицы Якоби., ВЦ СО АН СССР, Красноярск. 1987.
- Roux J.C., Rossi A., Bachelart S., Vidal С. Representation of a Strange Attractor from an Experimental Study of Chemical Turbulence // Phys. Lett. A. 1980. — V.77. — P.391.
- Hudson J.L., Mankin J.C. Chaos in the Belousov-Zhabotinskii reaction // J.Chem.Phis. -1981. V.74. — №.11. — P.6171−6177.
- Simoyi R.H., Wolf A., Swinney H.L. One-dimensional Dynamics in a Multicomponent Chemical Reaction // Phys.Rev.Lett. 1982. — V.49. — P.245.124
- Roux J.C., Simoyi R.H., Swinney H.L. Observation of a Strange Attractor // Phisica D. -1983.-V.8.-P.257.
- Wolf A., Swift J.B., Swinney H.L., Vastano J.A. Determining Lyapunov Exponents From A Time Series // Phisica D. 1985. — V.16. — №.3. — P.285−317.
- Pomeau Y., Roux J.C., Rossi A., Bachelart S., Vidal C. Intermittent Behaviour in the Belousov-Zhabotinsky Reaction // J.Phys.Lett. 1981. — V.42. — P.271.
- Корзухин М.Д., Жаботинский A.M. Математическое моделирование химических и экологических автоколебательных систем. М.: Наука, 1965.
- Жаботинский A.M., Корзухин М. Д. Математическое моделирование кинетики гомогенных химических систем. Колебательные процессы в биологических и химических системах. М.: Наука, 1967.
- Field R.J., Koros Е., Noyes R.M. Osscillations in Chemical Systems, Part 2. Thorought Analysis of Temporal Oscillations in the Ce-Br03- Malonic Acid System // J.Am.Chem.Soc. — 1972. — V.94. — P.8649.
- Barkin S., Bixon M., Noyes R.M., Bar-Eli K. On the Oxidation of Malonic Acid by Ceric Ions // Int.J.Chem.Kinet. 1978. — V.10. — №.6. — P.619.
- Graziani K.R., Hudson J.L., Schmitz R.A. The Belousov-Zhabotinsky Reaction in a Continuous Flow Reactor // Chem.Eng.J. 1976. — V.12. — P.9.
- Roux J.C., Turner J.S., McCormick W.D., Swinney H.L. Nonlinear Problems: Present and Future. Amsterdam: North-Holland, 1982.
- Maselko J., Swinney H.L. // Phys. Scr. 1984. — V.52. — P.269.
- Swinney H.L., Maselko J. Renormalization, unstable manifolds, and the fractal structure of mode locking // Phys. Rev. Lett. 1985. — V.55. — P.2366.
- Argoul F., Roux J.C. Quasiperiodicity in chemistry: an experimental path in the neighborhood of a codimension-two bifurcation // Phys. Lett. A. 1985. — V.108. — №.8. -P.426−430.
- Argoul F., Arneodo A., Richetti P., Roux J.C. From quasiperiodicity to chaos in the Be-lousov-Zhabotinskii reaction. I. Experiment // J.Chem.Phys. 1987. — V.86. — №.6. — P.3325−3338.
- Argoul F., Arneodo A., Richetti P., Roux J.C. From quasiperiodicity to chaos in the Be-lousov-Zhabotinskii reaction. II. Modeling and theory // J.Chem.Phys. 1987. — V.86. — №.6. — P.3339−3356.
- Roux J.C., Rossi A., Bashelart S., Vidal C. // Physica D. 1981. — V.2. — P.395.
- Hourai M., Kotake Y., Kuwata K. Bifurcation Structure of the Belousov-Zhabotinskii Reaction in a Stirred Flow Reactor//J.Phys.Chem. 1985. — V.89. — №.9. P.1760−1764.
- Hudson J.L., Hart M., Marinko D. An Experimental Study of Multiple Peak Periodic and Nonperiodic Oscillations in the Belousov-Zhabotinskii Reaction // J.Chem.Phys. 1979. -V.71. — P.1601.
- Schneider F.W., Munster A.F. Chemical Oscillations, Chaos, and Fluctuations in Flow Reactors // J. Phys. Chem. 1991. — V.95. — №.6. — P.2130−2138.
- Schmitz R.A., Graziani K.R., Hudson J.L. Experimental Evidence of Chaotic States in the Belousov-Zhabotinskii Reaction // J.Chem.Phys. 1977. — V.67. — P.3040.
- Roux J.C. Experimental Studies of Bifurcations Leading to Chaos in Belousov-Zhabotinskii Reaction // Physica D. 1983. — V.7. — P.57.
- Argoul F., Arneodo A., Richetti P., Roux J.C., Swinney H.L. Chemical chaos: from hints to confirmation // Acc.Chem.Res. 1987. — V.20. — P.436−442.126
- Baier G., Wegmann K., Hudson J.L. An Intermittent Type of Chaos in the Belousov-Zhabotinsky Reaction // Physics Letters A. 1989. — V.141. — №.7. — P.340−345.
- DeKepper P., Boissonade J. Theoretical and Experimantal Analysis of Phase Diagrams and Related Dynamical Properties in the Belousov-Zhabotinskii System // J.Chem.Phys. -1981. V.75. — P.189.
- Geiseler W., Bar-Eli K. Bistability of the Oxidation of Cerous Ions by Bromate in a Stirred Flow Reactor // J.Phys.Chem. 1981. — V.85. — №.7. — P.908−914.
- Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование. М.: Наука, 1976.
- Noyes R.M., Field RJ. Oscillations in Chemical Systems. IV. Limit Cycle Behavior in a Model of a Real Chemical Reaction // J.Chem.Phys. 1974. — V.60. — P.1877.
- Hastings S.P., Murray J.D. The Existence of Oscillatory Solutions in the Field-Noyes Model of the Belousov-Zhabotinsky Reaction // SIAM J.Appl.Math. 1975. — V.28. — P.678.
- Hsu I.D., Kazarinoff N.D. An Applicable Hopf Bifurcation Formula and Instability of Small Periodic Solutions of the Field-Noyes Model // J.Math.Anal.Appl. 1976. — V.55. -P.61.
- Rinzel J., Troy W.C. Bursting phenomena in a simplified Oregonator flow system model // J.Chem.Phys. 1982. — V.76. — №.4. — P.1775−1789.
- Rinzel J., Troy W.C. A One-Variable Map Analisis of Bursting in the Belousov-Zhabotinskii Reaction 1982, Durham, N.H., Smoller J.A., E., Ed., 1983.
- Tyson J.J. Oscillations, Bistability and Echo Waves in Models of the Belousov-Zhabotinskii Reaction // Ann. New York Acad. Sei. 1979. — V.316. — P.279.
- Geiseler W., Follner H.H. Three Steady Stite Situation in an Open Chemical Reaction System, Part 1 // Biophys. Chem. 1977. — V.6. — P. 107.
- Field R.J. Limit Cycle Oscillations in the Reversible Oregonator // J.Chem.Phys. 1975. -V.63.-P.2289.
- Turner J.S. Kinetics of Physico-Chemical Oscillations, Aachen, 1979, Vol. 61.127
- Tomita K., Ito A., Ohta T. Simplified Model for Belousov-Zhabotinsky Reaction // J.Theor.Biol. 1977. — V.68. — P.459.
- Schmidt S., Ortoleva P. Electric field effects on propagating BZ waves: Predictions of an Oregonator and new pulse supporting models // J.Chem.Phys. 1981. — V.74. — №.8. -P.4488−4500.
- Showalter K., Noyes R.M., Bar-Eli K. A Modified Oregonator Model Exhibiting Complicated Limit Cycle Behavior in a Flow System // J.Chem.Phys. 1978. — V.69. — P.2514−2524.
- Ganapathisubramanian N., Noyes R.M. Oscillatory Oxygen Evolution during Catalyzed Disproportionation of Hydrogen Peroxide // J.Chem.Phys. 1981. — V.85. — №.9. — P.1103−1105.
- Ruoff P., Noyes R.M. An amplified oregonator model simulating alternative excitabili-ties, transitions in types of osciilations, and temporary bistability in a closed system // J. Chem. Phys. 1986. — V.84. — №.3. — P.1413−1423.
- Gyorgyi L., Turanyi T., Field R.J. Mechanistic Details of the Oscillatory Belousov-Zhabotinskii Reaction // J.Phys.Chem. 1990. — V.94. — №.18. — P.7162−7170.
- Gyorgyi L., Field R.J. Simple-Models of Deterministic Chaos in the Belousov- Zhabotinsky Reaction // J. Phys. Chem. 1991. — V.95. — №.17. — P.6594−6602.
- Bar-Eli K., Noyes R.M. A model for imperfect mixing in a CSTR // J.Chem.Phys. -1986. V.85. — №.6. — P.3251−3257.128
- Kumpinsky E., Epstein I.R. A Model for Stirring Effects on Transitions in Bistable Chemical Systems // J. Chem. Phys. 1985. — V.82. — P.53.
- Nakajima K., Sawada Y. //J.Phys. Soc. Japan. 1981. — V.50. — P.687.
- Ibison P., Scott S.K. Phenomenological Study of a New Flow Model of the Belousov-Zhabotinskii Reaction // Journal of the Chemical Society-Faraday Transactions. 1991. -V.87. — №.2. — P.223−228.
- Яблонский Г. С., Быков В. И., Горбань A.H. Кинетические модели каталитических реакций. Новосибирск: Наука, 1983.
- Форсайт Д., Молер К. Численное решение систем линейных алгебраических уравнений. М.: Мир, 1969.
- Райе Д. Матричные вычисления и математическое обеспечение. М.: Мир, 1984.
- Икрамов Х.Д. Численные методы линейной алгебры. (Решение линейных уравнений). М.: Знание, 1987.
- Kubicek М., Marek М. Computation Methods in Bifurcation Theory and Dissipative Structures. N.-Y.: Springer Verlag, 1983.
- Айзенберг JI.A., Быков В. И., Кытманов A.M. Определение всех стационарных решений уравнений химической кинетики с помощью модифицированного метода исключений // Физика горения и взрыва. 1983. — Т.19. — №.1. — С.63−73.
- Маркус М., Минк X. Обзор по теории матриц и матричных неравенств. М.: Наука, 1972.
- Бутенин Н.В., Неймарк И., Фуфаев Н. А. Введение в теорию нелинейных колебаний. М.: Наука, 1987.
- Марсден Д., Мак-Кракен М. Бифуркация рождения цикла и ее приложения. М.: Мир, 1980.
- Field R.D. Language ofDynamicis // J. Chem. Ed. 1989. — V.66. — №.3. — P. 188.
- Ахромеева T.C., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г., Самарский А. А. Нестационарные струкуры и диффузионный хаос. М.: Наука, 1992.
- Спивак С.И., Горский В. Г. О полноте доступных кинетических измерений при определении констант скорости сложной химической реакции // Хим. физика. 1982. -Т.1. — №.2. — С.237−243.
- Горский В .Г., Круглов В. В., Храименков М. И. Идентифицируемость динамический моделей (обзор), Рук. статьи деп. в ВИНИТИ. 1985.
- Горский В.Г., Спивак С. И. Нелинейные модели неполного ранга и нелинейные параметрические функции в обратных задачах химической кинетики // Заводская лаборатория. 1981. — Т.47. — №.10. — С.39−47.
- Лазман М.З., Спивак С. И., Яблонский Г. С. Кинетический полином и задача определения связей между кинетическими константами при решений обратной задачи // Хим. физика. 1985. — Т.4. — №.4. — С.479−483.
- Аоки М. Введение в методы оптимизации: Основы и приложения нелинейного программирования. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1977.
- Fletcher R., Powell M.J.D. A Rapidly Convergent Descent Method for Minimization // Computer J. 1963. — V.6. — P. 163−168.
- Novikov E.A., Golushko M.I., Shitov Y.A. Approximation of Jacobi Matrix in the (m, k)-method of order three 11 Advances in Modeling & Analysis, A, AMSE Press. 1995. — V.28. — №.3. — P.19−40.
- Novikov E.A., Golushko M.I., Shitov Y.A. The freeze of the Jacobi matrix in the (m, k)-methods of order three // Advances in Modeling & Analysis, A, AMSE Press. 1995. -V.28.-№.1.-P.41−64.
- Gear C.W. Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differencial Equations. New Jersey: Prentice-Hall, 1971.
- Андронов A.A., Витт A.A., С.Э. X. Теория колебаний. М.: Физматгиз, 1959.
- Бутенин Н.Н., Леонтович Е. А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости. М.: Наука, 1990.
- ЮО.Каппелини В., Константинидис А. Д., П. Э. Цифровые фильтры и их применение. -М.: Энергоатомиздат, 1983.130
- Galka A., Maab Т., Pfister G. Estimating the dimension of high-dimensional attractors: A comparison between two algorithms // Physica D. 1998. — V. 121. — P.237−251.
- Grassberger P., Procaccia I. Measuring the strangeness of strange attractors // Physica D. 1983. — V.9. — №.1−2. — P.189−208.
- ЮЗ.Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б. О вычислении размерностей странных аттракторов. // Препринт ИПМ им. М. В. Келдыша АН СССР. 1987. — №.101.
- Ю4.Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б. О вычислении размерностей странных аттракторов. // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. 1988. — Т.28. — №.7. — С.1021−1037.
- Потапов А.Б. Программы вычисления корреляционного показателя и оценки обобщенной энтропии по временному ряду // Препринт ИПМ им. М. В. Келдыша АН СССР,. 1991.-№.27.
- Doedel E.J., Wang X.J., Fairgrieve T.F. AUT094: Software for Continuation and Bifurcation Problem in Ordinary Differencial Equations, CRPC-95−2, Center for Research on Parallel Computing, California Institute of Techology, Pasadena С A 91 125, 1996.
- Ю7.Хэссард Б., Казаринов H., Вэн И. Теория и приложения бифуркации рождения цикла. М.: Мир, 1985.
- Дятлов B. JL, Коняшкин В. В., Потапов Б. С., Фадеев С. И. Пленочная электромеханика. Новосибирск: Наука, 1991.
- Ю9.Уилкинсон Д. Х., Райнш С. Справочник алгоритмов на языке АЛГОЛ. Линейная алгебра. М.: Машиностроение, 1976.
- ПО.Кублановская В. Н. О некоторых алгоритмах для решения полной проблемы собственных значений // Журн. вычисл. матем. и матем. физ.,. 1961. — Т.1. — №.4,. — С.555.
- Numerical Recipes in Fortran. Second Edition. Cambridge University Press.
- ПЗ.Носков О. В., Караваев А. Д., Спивак С. И., Казаков В. П. Роль быстрых переменных в моделировании сложной динамики реакции Белоусова Жаботинского // Математические методы в химии, тезисы докладов, Казань. — 1991. — С.68−71.
- И4.Носков О. В., Караваев А. Д., Спивак С. И., Казаков В. П. Моделирование сложной динамики реакции Белоусова-Жаботинского: решающая роль быстрых переменных // Кинетика и катализ. 1992. — Т.ЗЗ. — №.3. — С.704−712.
- Носков О.В., Караваев А. Д., Спивак С. И., Казаков В. П. Колебания и хаос в 7-компонентной модели реакции Белоусова-Жаботинского // Математические методы в химии, тезисы докладов, Тула. 1993. — С.7.
- Noskov О.V., Karavaev A.D., Kazakov V.P., Splvak S.I. Quasiperiodic to bursting oscillations transition in the model of the Belousov-Zhabotinsky reaction // Mend. Commun. -1997. V.1.-P.27−30.
- Aronson D.G., Chory M.A., Hall G.R., McGehee R.P. Bifurcations from an Invariant Circle for Two-Parameter Families of Maps of the Plane: Computer-Assisted Study // Commun. Math. Phys. 1982. — V.83. — №.3. — P.303−354.
- Richetti P., Roux J.C., Argoul F., Arneodo A. // J. Chem. Phys. 1987. — V.86. — №.6. -P.3339−3356.
- HOCKOB O.B., Караваев А. Д., Казаков В. П. Гомоклиника в модели реакции Белоусова-Жаботинского // Докл. Акад. Наук. 1997. — Т.353. — №.6. — С.774−777.
- Берже П., Помо И., Видаль К. Порядок в хаосе. О детерминистическом подходе к турбулентности. М.: Мир, 1991.
- Cohen D.S., Keener J.P. Multiplicity and stability of oscillatory states in a continuous stirred tank reactor with exotermic consecutive reactions A → В → С // Chem. Eng. Sci. -1976.-V.31.-№.2.-P.l 15−122.132
- Doedel E.J., Heinmann R.F. The classification of the dynamic behavior of continuous stirred tank reactor influence of reactor residence time // Chem. Eng. Sci. — 1983. — V.38. -№.9. — P.1493−1499.
- Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -Москва: Наука, 1987.
- Комиссаров В.Д., Сафиуллин P.JI. Кинетика распада циклогексилсульфонильного радикала // React. Kinet. Catal. Lett. 1980. — Т. 14. — №.1. — C.67 — 72.
- Коммисаров В.Д., Саитова М. А. Реакции обрыва цепи в жидкофазном сульфо-окислении н-декана // Докл. АН СССР. 1975. — Т.221. — №.1. — С.123 — 125.
- Плисс Е.М., Александров A.JI. Относительные константы скоростей взаимодействия алкильных радикалов метакрилатов и акрилатов с кислородом и стабильными нитроксильными радикалами // Изв. АН СССР, Сер. хим. 1977. — Р.753 — 756.
- Эмануэль Н.М., Денисов Е. Т., Майзус З. К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М.: Наука, 1965.
- Сафиуллин P.JI. Реакции алкильных и алкилсульфонильных радикалов в процессе жидкофазного сульфоокисления : Дис. канд. хим. наук, Черноголовка, 1981.
- Еникеева J1.P. Реакции обрыва цепей и ингибирования в жидкофазном сульфо-окислении насыщенных углеводородов: Дис. канд. хим. наук, Уфа, 1990.
- Денисов Е.Т. Константы скорости гомолитических жидкофазных реакций. М.: Наука, 1971.
- Комиссаров В.Д., Сафиуллин P.JI. Кинетика, механизм и продукты жидкофазного цепного разложения циклогексансульфохлорида // Кинетика и катализ. 1980. — Т.21. -№.3. — С.594 — 599.
- Bjellqvist В., Reitberger Т. Studes of the Sulfoxidation of Alkanes. Dependence of the Sulfoxidation Rate on the Conversion and the Sulfur Dioxide / Molecular Oxygen Ratio: , Riso, Denmark, 1971.133
- Комиссаров В.Д., Сафиуллин P.JL, Денисов Е. Т. Жидкофазное разложение цикло-гексансульфохлорида в присутствии 02 // Доклады АН СССР. 1980. — Т.252. — №.5. -С.1177- 1179.
- Fessenden R.W. Measurement of short radical life-times by electron spin resonance methods // J. Phys. Chem. 1964. — V.68. — №.№ 6. — P.1508 — 1515.
- Сафиуллин P.JI., Еникеева Jl.P., Комиссаров В. Д. Кинетика рекомбинации алкил-сульфонильных радикалов в жидкой фазе // Кинетика и катализ. 1986. — Т.27. — №.3. -С.42−746.
- Nikolayev A.I., Safiullin R.L., Komissarov N.D. Reaction kinetics of alkil and alkylper-oxide radicals // React. Kinet. Catal. Lett. 1986. — V.31. — №.2. — P.355 — 359.
- Масленников С.И., Галимова Л. Г., Коммисаров В. Д. Кинетика и продукты дис-пропорционирования циклогексилперекисных радикалов // Изв. АН СССР, сер. хим. -1979.-№.3.-С.631−634.
- Новиков В.А., Новиков Е. А., Юматова Л. А. Замораживание матрицы Якоби в методе типа Розенброка второго порядка точности // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1987. — Т.27. — №.3. — С.385−390.
- Бухберга Б., и др. Компьютерная алгебра. Символьные и алгебраические вычисления. М.: Мир, 1986.
- Redfern D. The Maple Handbook. Berlin: Springer-Verlag, 1993.
- Безденежных А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант. Ленинград: Химия, 1973.
- Спивак С.И., Ахмадшин З. Ш. О неединственности решений обратной задачи нестационарной химической кинетики // React. Kinet. Catal. Lett. 1979. — V.10. — №.3. -P.271−274.