Используемые принципы моделирования

Системный анализ [1] — это стратегия изучения сложных систем, каковыми, в частности, являются процессы химической технологии и химические производства. В качестве метода исследования в нем используется математическое моделирование, а основным принципом является декомпозиция сложной системы на более простые подсистемы (принцип иерархии системы). [c.20]

В 1970 гг. выходит ряд монографий, посвященных математическому моделированию реакторных процессов [1—3], ректификационных колонн [4], выпарных установок [5], теплообменников [6, 7], формируются кибернетические принципы моделирования [8], обобщаются вопросы математического, алгоритмического и программного обеспечения решения оптимизационных задач [9, 10]. Вместе с тем остро наблюдается дефицит законченных исследований, связанных с моделированием динамических свойств технологического оборудования. Ограниченное количество публикаций [11—15] не позволило к настоящему времени развить и воплотить в реальность идею создания банка типовых нестационарных математических моделей объектов химической технологии, сформулированную еще двадцать лет назад [16], т. е. создать ту информационную базу, которая могла бы эффективно использоваться для анализа и синтеза различных по сложности структур автоматических систем управления. [c.7]

Используя принципы математического моделирования и анализируя математические модели структуры потоков, можно установить профиль распределения скоростей и давлений в двухфазном потоке. [c.138]

При проектировании системы управления наиболее приемлемым подходом является разработка управляющей части системы на основании исследования свойств объекта управления. Для описания свойств объекта управления используется принцип математического моделирования [2]. Такой подход позволяет промоделировать поведение системы на различных режимах работы еще до изготовления реальной установки, а также выявить сильные и слабые стороны проекта. [c.223]

Основу для решения задач оптимального расчета и синтеза БТС составляет математическая модель системы, разработанная с учетом иерархического блочного принципа. При этом, основываясь на выработанных показателях эффективности (критериях оптимизации), решаются вопросы оптимального проектирования, оптимального функционирования и управления системы. Системный подход при этом позволяет подняться от изучения отдельных процессов и явлений в элементах БТС до рассмотрения сложной иерархической системы — БТС в целом, используя методы моделирования и формализации физических, химических и биохимических процессов. [c.24]

Создание лопастных систем, обладающих желаемой характеристикой, для совершенно новых гидропередач требует проведения трудоемких расчетных и экспериментальных работ. Их целесообразно предпринимать только в случае отсутствия ранее разработанных подходящих моделей. Поэтому в практике построения и использования гидропередач широкое распространение получил пересчет проточных элементов новых гидротрансформаторов и гидромуфт с ранее полученных удачных образцов, обладающих подходящими относительными параметрами К, i, т]. Такие образцы используются как модель. Принцип моделирования на основании законов подобия позволяет пересчитывать характеристики и размеры проточной части для новых рабочих параметров — мощностей и чисел оборотов, отличных от исходных параметров экспериментально отработанной модели. В 2.9, где рассмотрены законы подобия для лопастных гидромашин, приведено выражение, устанавливающее пропорциональность момента, приложенного к лопастному колесу, произведению величин, характеризующих рабочую жидкость, число оборотов и размер колеса. [c.301]

На первых порах своего развития математическое моделирование называлось аналоговым, так как принцип аналогии лежит в его основе. Аналогией в логическом смысле называют суждение о каком-либо частичном сходстве двух объектов. Это суждение позволяет на основании сходства рассматриваемых объектов в каком-либо отношении сделать вывод об их сходстве в других отношениях. Пользуясь понятиями аналогии и изоморфизма, некоторые авторы определяют математическое моделирование как метод исследований, который использует принцип аналогии и основан на изоморфизме дифференциальных уравнений (или других математических выражений), описывающих различные по своей природе явления в оригинале и в модели. [c.18]

Как уже отмечалось, ряд принципов, используемых при проведении стандартизации в промышленности, удобно использовать и в исследовательской практике. Это прежде всего относится к так называемому принципу относительных размеров, когда все размеры детали (конструкции) зависят от одного-двух базовых размеров. Этот принцип часто называют также принципом пропорциональности или принципом моделирования (рис. 4). [c.53]

Таким образом, при моделировании процесса гомогенного пиролиза могут быть использованы принципы, применяемые при моделировании процессов горения в горелках турбулентного типа, в которых совершается закручивание потоков. По мнению Сполдинга, массообмен в таких процессах может быть выражен как функция критериев переноса, Шмидта и Рейнольдса. При этом автор отмечает, что срыв горения, т. е. переход стабилизованного пламени к неустойчивому, означает несоответствие скоростей горения и перемешивания. Аналогичная закономерность наблюдалась нами при гомогенном пиролизе, когда степень превращения была в прямой и очевидной зависимости от скоростей и полноты перемешивания теплоносителя и сырья. [c.46]

В гл. 1 были описаны основные принципы использования аналогов для расчетов. Для заданной системы А с известными уравнениями отыскивается более удобная для экспериментального исследования система В с такими же уравнениями, как и система А. Универсальная аналоговая вычислительная маш ина представляет собой устройство для решения широкого класса дифференциальных уравнений. Следовательно, она может быть использована для моделирования многих систем. [c.384]

В холодильнике металл корродирует при теплопередаче и интенсивном движении кислоты. Режим эксплуатации холодильников должен быть оптимальным по коррозионной стойкости металла, по скорости течения кислоты, по технологическим параметрам (коэффициенту теплопередачи, режиму орошения). При разработке методики мы использовали принцип вращающегося в жидкости дискового электрода [6]. Было получено теоретически [5] и проверено экспериментально уравнение пересчета эквивалентных в диффузионном отношении скорости вращения диска и линейной скорости течения агрессивной жидкости в трубопроводе, что делает возможным моделирование одного объекта другим. [c.4]

В настоящей книге описан подход к созданию моделирующих программ на цифровых вычислительных машинах (далее для простоты изложения будет использоваться термин моделирование ) установившихся процессов промышленных производств, приведены иллюстративные примеры, даются указания по использованию этих принципов для моделирования других установившихся процессов. [c.16]

В настоящее время химическая технология характеризуется переходом от описательной к точной науке, поэтому, наряду с изложением общих физико-химических закономерностей, большое внимание в учебнике уделяется приемам установления связей между различными параметрами химико-технологического процесса. Это дает возможность использовать математическое моделирование и электронно-вычислительную технику для установления оптимальных значений параметров процесса, обеспечивающих максимальную экономическую эффективность химического процесса. При этом учебник построен так, что учащийся знакомится не только с отдельными физическими и химическими операциями, составляющими химический процесс, но и с общими принципами оформления всего химико-технологического процесса в целом. Таким образом студент становится подготовленным для изучения последующих дисциплин, предусмотренных учебным планом и отражающих некоторые особенности химического производства (моделирование и оптимизация, экономика и организация производства, охрана труда и др.). [c.7]

В такой ситуации методом разработки научных основ технологии микробиологического синтеза является прием математического моделирования процесса, о плодотворности использования принципов которого свидетельствуют успехи в области химической технологии [5—7]. В целом можно отметить, что современная микробиология достигла такого развития, такого уровня техники эксперимента, когда анализ наблюдаемых явлений и применение математического описания становятся вполне возможными и даже необходимыми [6]. При определенных допущениях и схематизации для математического моделирования процессов микробиологического синтеза могут быть использованы принципы, сформулированные В. В. Кафаровым [7] применительно к разработке математической модели химического процесса. Согласно этим положениям исследование должно строиться по определенному плану. Для процессов культивирования микроорганизмов оно может иметь следующий характер. [c.6]

Построение любой математической модели начинают с составления формализованного описания процессов, происходящих в объекте моделирования. При разработке формализованного описания используют блочный принцип, согласно которому математическое описание объекта в целом получают как совокупность математических описаний отдельных элементарных процессов, протекающих в объекте моделирования. [c.64]

Проектирование систем противопожарной защиты основывается на принципе моделирования рассматриваемых процессов. Используя математические модели, можно выделить, обособить и проанализировать связи между элементами системы, имеющие существенное значение для каждой конкретной задачи. [c.29]

Системный анализ [1]. Системный анализ — это стратегия изучения сложных систем, каковыми, в частности, являются процессы химической технологии и химические производства. В качестве метода исследования в нем используется математическое моделирование, а основным принципом является декомпозиция сложной системы на более простые подсистемы (принцип иерархии системы). В этом случае математическая модель системы строится по блочному принципу общая модель подразделяется на блоки, которым можно дать сравнительно простые математические описания. Необходимо иметь в виду, что все подсистемы взаимодействуют между собой, составляя общую единую математическую модель. [c.10]

Для определения элементов матриц преобразования можно использовать метод планирования эксперимента на математической модели, разработанной с применением блочного принципа моделирования на основе изучения физико-химической сущности технологических процессов. При проведении испытаний на математической модели использование метода полного факторного эксперимента и его дробных реплик позволяет существенно сократить расчетные процедуры и получить достаточно корректные результаты р заданном интервале изменения параметров вектора входных технологических потоков. [c.378]

При моделировании динамики системы выделяются отдельные звенья, т. е. используется блочный принцип моделирования. В результате получается ряд динамических блоков, которые, если их связать между собой, дают полную математическую модель. Для целей моделирования динамики удобно представить отдельные аппараты в виде следующих подсистем паровая камера поверхность теплопередачи объем аппарата, занятый раствором паровое про странство насосы и т. д. Кроме того, нужно учесть еще и вспомогательное оборудование, такое, как, например, конденсаторы, также подлежащие моделированию. Ниже рассматриваются модели для трех из перечисленных подсистем. [c.246]

Используя принципы математического моделирования и анализируя математические модели структуры потоков, можно установить профиль распределения скоростей и давлений в двухфазном потоке. Основные количественные характеристики системы при наличии потоков двух фаз перепад давления, результирующая скорость сплошной фазы и [c.136]

Поскольку барботажный экстрактор относится к аппаратам, позволяющим при их исследовании и последующем расчете использовать принцип элементарного моделирования, то изучение пневмо-диспергирования и массообмена проводилось нами на установке, [c.227]

При системотехническом анализе используют два принципа моделирования процессов. Первый принцип основан на математической имитации процессов, происходящих в реальных объектах. Такой метод моделирования называется имитационным моделированием. В САПР-ЦЕМЕНТ на основе имитационного моделирования прогнозируется производительность технологической линии. [c.118]

Учитывая, что отдельные этапы расчетов одинаковы во всех модификациях, математические модели и алгоритмы расчета построены по блочному принципу. Это позволяет значительно сократить затраты времени на разработку программ для ЭВМ достаточно разработать программы для каждого блока, а затем их можно использовать при моделировании разных колонн. [c.18]

Для физического моделирования в трубчатых пирозмеевиках наиболее часто используются проточные реакторы вытеснения. Лабораторные реакторы изготавливают из кварца 33—39], нержавеющей стали [58, 59] или благородных металлов [60, 61]. Для исследования кинетики термических превращений применяются также реакторы дифференциального типа [62], реакторы, в которых используется принцип ударной волны [63—65], и лабораторные установки, моделирующие другие виды процессов (пиролиз в токе перегретого твердого или газообразного теплоносителя, окислительный пиролиз и т. д.). [c.8]

Триггерный принцип широко используют при моделировании фундаментальных биологических процессов (функционирование единого генетического кода, дифференциация тканей, регулирование белкового синтеза и т.д.) (Романовский и др., 1984). Он важен для регулирования жизнедеятельности клетки в экстремальных условиях. Триггерный режим затрудняет переходы клетки между стационарными состояниями, так как срабатывание триггера возможно только при достижении порогового уровня сигнала. Это предохраняет клетку от принятия поспешных решений. В то же время при помощи этого принципа клетка может осуществлять свои ответы наиболее организованно и оперативно. [c.108]

Современный уровень развития теории растБоров не позволяет использовать единую модель для описания неидеальности водной и органической фаз. Подход к описанию таких систем должен базироваться на использовании блочного принципа моделирования процессов [100], в соответствии с которым химические и фазовые равновесия в экстракционной системе должны рассчитываться одновременно с учетом их взаимной корреляции и привлечением теории растворов электролитов для описания процессов в водной фазе и теории растворов не-злектролитов для описания ироцессов в органической фазе [170]. [c.138]

Принцип подобия оправдывает себя при физическом моделировании, так как для сравнительно простых гидравлических или тепловых систем можно получить удовлетворительные результаты, используя ограниченное число критериев подобия. Для сложных (в том числе и химических) процессов применение только физического моделирования затруднительно. — Прим. ред. [c.230]

Вначале исследуют гидродинамическую модель процесса как основу структуры математического описания. Далее изучают кинетику химических реакций, процессов массо- и теплопередачи с учетом гидродинамических условий найденной модели и составляют математическое описание каждого из этих процессов. Заключительным этапом в данном случае является объединение описаний всех исследованных элементарных процессов (блоков) в единую систему уравнений математического описания объекта моделирования. Достоинство блочного принципа построения математического описания заключается в том, что его можно использовать на стадии проектирования объекта, когда окончательный вариант аппаратурного оформления еще неизвестен. [c.46]

Масштабирование теплообменников. Моделирование теплообменников находит применение в тех случаях, когда отсутствуют эмпирические формулы для их расчета (сложные нетиповые аппараты) или когда неизвестны физико-химические данные, позволяющие вычислить коэффициенты теплообмена (редко встречающиеся вещества). Моделируя нетиповой аппарат для хорошо изученных систем, можно, в принципе, использовать в модели другое вещество, чем в образце. Когда неизвестны физико-химические свойства потоков, для которых проектируется аппарат большего масштаба, обязательно нужно применять одинаковые вещества в модели и образце. [c.452]

Используя принципы моделирования, разработанные для литья под давлением реакционноспособных олигомеров, можно с помощью выражений (14.2-24) и (14.2-25) описать стадию полимеризации при прессовании. Разумеется, выражение (14.2-24) применимо лишь для линейной и обратимой ступенчатой полимеризации. Кроме того, мы сделали допущение, что в начале реакции полимеризации температурное поле в материале однородно. Поэтому выражение (14.2-25) учитывает теплопередачу только в направлении нормали к боковой поверхности изделия. Бройер и Макоска [60] предложили числовое решение задачи теплопередачи для более распространенного варианта прессования — прессования реактопластов, сопровождающегося образованием сетчатого полимера. [c.553]

При проектировании червячных машин из-за недостаточности аналитических уравнений, очевидно, необходимо применять законы подобия (геометричёского, кинематического и гидродинамического), позволяющие использовать принципы моделирования. До настоящего времени проблема моделирования червячных машин не может считаться удовлетворительно разрешенной и остается объектом научной дискуссии. [c.235]

VI.6.2), основанные на принципе, предложенном в работе [148], были использованы для моделирования и оптимизации процесса получения поли (4-метилпентена-1). Техническое название продукта — темплен. Схема установки приведена на рис. VI. 13. [c.274]

Химическая технология основного органического и нефтехимического синтеза характеризуется довольно высокой степенью обусловленности. Это позволяет эффективно использовать математическое моделирование и широко внедрять ЭВМ в практику анализа и проектирования химико-технологических систем. Магистральным направлением при этом становится срштез энерго- и материалосберегающих экологически чистых технологических производств на основе принципов. Особенно это относится к подготовке бакалавров, так как здесь специальные дисциплины носят обобщенный характер. Среди фундаментальных принципов, которые являются своего рода транскрипцией фундаментальных законов науки, можно выделить химические, физико-химические, экономические, экологические и т. д. Среди организационных принципов можно назвать принципы организации потоков в химико-технологических системах, принципы кооперации предприятий и др. [c.529]

Теоретические основы химической технологии и проектирования химических реакторов - математическое моделирование - начало развиваться только в последние несколько лет. Сейчас,уке можно говорить о разработанной шетодике моделирования каталитических процессов Вопросам применения разработанных принципов моделирования катадатических процессов к процессу синтеза аммиака Цосвящен настоящий доклад. Поскольку отдельные вопросы математического моделирования процесса уже решались другими., авторами, то в настоящем докладе соответствующие результаты других работ будут использованы, [c.77]

К первой группе относятся, в основном, так называемые беговые стенды с воспроизведением заданного профиля дорожного полотна [2]. В этом случае испытывается снабженная силовой установкой гусеничная машина, ходовая часть которой включает исследуемые пневмоэлементы. Она устанавливается на две бесконечные колеи и приводит их в движение. При этом часто используют принцип физического моделирования, в соответствии с которым исследуется не реальная машина, а ее модель, уменьшенная в несколько раз. В частности, в [2] рекомендуется коэффициент геометрического моделирования, равный 0,278. Соответственно уменьшаются размеры пневмоэлементов,.что приводит к необходимости рассматривать полученные результаты испытаний с учетом масштабного фактора. К недостаткам стенда следует отнести значительную сложность и громоздкость конструкции, а также необходимость создания действующей модели исследуемой машины. [c.31]

Если же выполняется исследование с РФП, обеспечивающим суждение о каких-либо метаболических превращениях, в интерпретации результатов необходимо учитывать возможность преобразования одной химической формы или состояния исследуемого вещества в другую. Здесь важна также полнота понимания принципов кинетики индикатора как в свете предпосылок об устойчивом равновесии исследуемой системной субстанции и радиоиндикатора, так и о возможности создания в последней и крови его радиоактивных метаболитов. В таких ситуациях используется математическое моделирование исследуемых процессов. В сущности, под кинетикой индикатора понимается математическое описание движения РФП в пределах исследуемой системы (Коерре А. — 1966). В радионуклидной диагностике получило большое распространение камерное моделирование биологической системы в виде комбинации камер с достаточно жёсткой предпосылкой, что каждая из них является отдельным гомогенным хорошо перемешиваемым компонентом этой системы (Godfrey К. — 1983). Немаловажна роль и циркуляционных моделей. [c.313]

В ряде устройств для распределения нагрузок используют принцип аналогового моделирования си темы дифференциальных уравнений, установивщееся решение которой является решением задачи оптимального распределения (см. гл. П1). [c.185]

В химии давно используется метод моделирования. Сама химическая символика, первые формулы соединений (Берцелиуса) практически представляли собой знаковые модели, отражающие состав соединения, стехиометрические отношения между элементами. Появление теории химического строения обусловило возможность создания модели молекулы в виде структурной формулы, выражающей уже и порядок связей атомов. Эти знаковые модели химического строения молекулы позволяют наглядно представлять ее структуру, объяснять некоторые явления (например, изомерии) с точки зрения бутлеровской теории, опирающейся на принцип валентности, насыщаемости н взаимного влияния атомов. Модели химического строения давали возможность предсказывать, строить другие модели в виде структурных формул предполагаемых изомеров (предсказание Бутлеровым триметилкар- [c.313]

Изложение основных принципов моделирования стационарных процессов начнем с рассмотрения так называемых сплошных моделей. В основе построения этих моделей используют метод электрогидродинамической аналогии (ЭГДА). Метод ЭГДА [17, 48, 50] широко применяют в гидротехнике, электротехнике, теории упругости, теплотехнике, электронной оптике, радиотехнике, в тейрии автоматического регулирования и т. д. [c.55]

Этот вычислительный блок, как указано в табл. 6.2, является простым и общим. Он производит расчет теоретического количества энергии, необходимой для сжатия заданного количества воздуха до заданного давления. Такой вычислительный блок можно использовать для расчета стоимостных показателей, но он не изменяет материального потока. Этот блок наглядно иллюстрирует принципы моделирования с помощью программы PA ER. При составлении математической модели вычислительного блока BL0W1 использовались следующие упрощающие предположения потери при преобразовании энергии равны нулю воздух является идеальным газом эффектами, связанными с конденсацией и пО вышением температуры при сжатии, можно пренебречь. [c.156]

Несомненно также, что и ранее предложенные модели будут совершенствоваться. Так, глобулярная модель может быть развита и использована в нескольких вариантах а) модель касающихся глобул б) модель сросшихся глобул в) модель пространственной сетки цепей глобул г) агрегатов касающихся или сросшихся глобул. Варианты а) и в) описаны выше, более подробно — в работах [1, 72] в виде правильных упаковок и интерполяционных квазиупаковок. Однако более точное описание структуры лиогелей, процессов их старения, термического и гидротермального спекания ксерогелей, более детальный анализ механических и электрических свойств, а также теплопроводности корпускулярных структур может быть сделан на основе модели случайно упакованных глобул, причем в моделях правильных и случайно упакованных глобул должно быть учтено их срастание и агрегирование. Необходимо отметить, что такое уточнение требует экспериментального изучения неоднородности упаковки частиц в реальных системах и определения дополнительных параметров структуры, например функции распределения по числам касаний, относительной степени срастания, относительного размера агрегатов и соответствующего введения этих параметров в модель. Подходы к решению этих задач в некоторых случаях намечены. Например, трудоемким методом шлиф-срезов изучена неоднородность геометрического строения некоторых систем 84] в работах Щукина и Конторович [22] оптическими методами удалось определить размер агрегатов глобул в гидрогелях степень срастания можно оценить по соотношению геометрической поверхности глобул (определенной электронно-микроскопическим методом) и доступной для адсорбата поверхности (измеренной методом БЭТ), если точность обоих определений достаточно велика. Более или менее ясны и принципы моделирования этих систем. Реализация этих возможностей — вероятно. дело ближайшего будущего. [c.271]

Второе онравдание - привычка. Мы привыкли вводить все множество потенциальных возможностей. Этот прием используется в моделировании постоянно. Хотим мы, например, описать химическую реакцию горения водорода. Задан начальный состав. Что делать дальше Представляем себе множество всех мыслимых составов смеси и для каждого такого состава указьшаем, куда пойдет реакция и с какой скоростью, вернее, придумываем, как это вычислить. И только потом считаем. Система пройдет по одной траектории, заведомо не все составы будут встречаться в ходе реакции. Но какие будут, а какие нет, заранее неясно, нужно начинать с множества всех потенциальных возможностей. В принципе такая же ситуация, как и в стрельбе по мишени. Математики назьшают область, в которой рассматривается движение, фазовым пространством (в начале учебника В. И. Арнольда [6] дан яркий и простой пример того, какие преимущества может принести использование этого понятия). [c.51]

Для математического моделирования ХТС используют специальные программы ц и ф р о в о г о м о д е л и р о в а н и я (СПЦМ), построенные по блочному илн декомпозиционному принципу. Обобщенная функциональная схема СПЦМ ХТС состоит из следующих блоко.в (рис. П-7) 1—блок ввода исходной информации 2 —блок математических моделей типовых технологических операторов или модулей 3 —блок определения параметров физико-химических свойств технологачесних потоков и характеристик фазового равновесия 4 —блок основной исполнительной программы 5 —блок обеспечения сходимости вычислительных операций 6 — блок оптимизации и расчета характеристик чувствительности ХТС к изменению пара-метров элементов (технологических операторов) системы 7 — блок изменения технологической топологии ХТС 8 — блок расчета функциональных характеристик ХТС 9 —блок вывода результатов. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология