Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Абашева Эльмира Рафаиловна. Исследование и моделирование процессов кристаллизации с применением клеточных автоматов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Абашева Эльмира Рафаиловна; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева]. - Москва, 2007. - 222 с. : ил. РГБ ОД,

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список обозначений 5

Введение 8

Глава 1. Литературный обзор 12

1 Л. Введение в теорию клеточных автоматов 13

1.2. Понятие и классификация клеточных автоматов 15

1.3. Клеточно-нейронный автомат 23

1.4. Клеточный автомат с окрестностью Марголуса 28

1.5. Иерархический клеточный автомат 31

1.6. Клеточный автомат для диффузионно-контролируемого роста кристаллов из расплавов 34

1.7. Вероятностно-клеточный автомат для моделирования колебательных реакций 40

1.8. Особенности и характеристики кристаллизации в различных средах 48

1.8.1. Хлористый аммоний. Особенности роста кристаллов хлористого аммония из раствора 48

L8.2. Стекло. Особенности структурного строения и кристаллизации стекла 50

L8.3. Нанонити. Свойства веществ в нанокристаллическом состоянии 56

1.9. Постановка задач исследований 61

Глава 2. Клеточный автомат для математического моделирования роста кристаллов в растворе 63

2.1. Исходные соотношения для математической модели роста кристаллов 64

2.2. Разработка математической модели клеточного автомата для моделирования роста кристаллов хлорида аммония в условиях отсутствия конвекции 69

2.2.1. Математическая модель роста кристалла хлористого аммония в виде клеточного автомата 69

2.2.2. Блок-схема алгоритма расчета роста кристалла в виде клеточного автомата 72

2.2.3. Расчет параметров математической модели роста кристалла хлористого аммония 74

2.2.4. Вычислительный эксперимент и нахождение условий для оптимального роста кристалла хлористого аммония 79

2.3. Разработка математической модели клеточного автомата для моделирования роста кристаллов из раствора в условиях турбулентного перемешивания 93

2.3.1. Моделирование турбулентного перемешивания с помощью клеточного автомата 93

2.3.2. Блок алгоритма моделирования турбулентного перемешивания 96

2.3.3. Вычислительный эксперимент для роста кристалла из раствора в условиях турбулентного перемешивания 97

2.4. Расчет производительности кристаллизатора 102

2.5. Выводы к Главе 2 103

Глава 3. Клеточный автомат для математического моделирования процессов кристаллизации в стеклах, для моделирования структуры стекол 105

3.1. Экспериментальные исследования по изучению процессов кристаллизации в стеклах на примере системы L^OSrOPiOs 106

3.1.1. Особенности стекол системы Ы20-Sr0^20$ 106

3.1.2. Эксперимент 109

3.2. Разработка математической модели клеточного автомата синтеза стекол системы Li2OSrO*P205 110

3.2.1. Исходные соотношения для математической модели 110

3.2.2. Математическая модель синтеза стекол системы LiiOSrOPiOsв виде клеточного автомата 114

3.2.3. Блок-схема алгоритма расчета синтеза стекол в виде клеточного автомата 117

3.3. Определение параметров математической модели синтеза стекол системы игО'$>гО?205 119

3.4. Вычислительный эксперимент и результаты оптимизации 123

3.5. Выводы к Главе 3 135

Глава 4. Клеточный автомат для математического моделирования синтеза нанонити железа в мезопористои матрице диоксида кремния , 137

4.1. Экспериментальные исследования по изучению кристаллизации железа в мезопористои матрице диоксида кремния 138

4.1.1. Методика проведения эксперимента 138

4.1.2. Исследование результатов эксперимента 142

4.2. Разработка математической модели клеточного автомата для описания синтеза нанонити железа в мезопористои матрице диоксида кремния 146

4.2.1. Исходные соотношения для математической модели 146

4.2.2. Гипотезы, выдвигающиеся при моделировании 147

4.2.3. Математическое описание процесса 148

4.2.4. Блок-схема алгоритма расчета в виде клеточного автомата 151

4.2.5. Определение начальных условий и условий фазового перехода 153

4.3. Вычислительный эксперимент, определение параметров процесса и результаты оптимизации 155

4 А Выводы к Главе 4 162

Основные результаты и выводы 163

Список литературы 164

Приложение I 169

Приложение П 186

Приложение III 209 

Введение к работе:

Актуальность темы.

Развитие теоретических основ моделирования и развитие новых, более современных подходов к моделированию сложных процессов, имеющих пороговых характер, является важным аспектом современных исследований Традиционно применяемый аппарат дифференциальных уравнений не всегда эффективен и требует больших затрат времени и мощностей В последние десятилетия все большее применение находит подход клеточных автоматов

Теория клеточных автоматов основана на моделировании сложных систем, состоящих из простых подсистем, результатом коллективного функционирования которых является сложное поведение всей системы в целом Модели клеточных автоматов явным образом сводят макроскопические явления к точно определенным микроскопическим процессам. Такой подход учитывает реальную физику процесса, позволяя задавать сложные граничные условия, рассматривать сложные фазовые переходы с промежуточными соединениями, выдвигать различные гипотезы относительно формирования фаз и распределения полей концентраций и температур, что является невозможным в случае с дифференциальными уравнениями.

Процессы кристаллизации в системе можно описать множеством состояний системы, исходя из начального состояния ее элементов и предполагая некоторые правила перехода из одного состояния в другое. Актуальность задачи связана с вероятностью обнаружения методом виртуального эксперимента необычных режимов протекания тех или иных процессов в системе при кристаллизации

Работа поддерживалась грантом РФФИ № 02-03-32215 «Применение и развитие методов синергетики, нелинейной динамики для исследования неравновесных массообменных процессов» и грантом Федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 годы» № ИО-470/1188

Цели работы.

1 Исследовать с применением теории клеточных автоматов процессы кристаллизации в разных пространственных масштабах (макро-, микро-, нано-), протекающих в различных средах

  1. Исследовать процессы роста кристаллов из раствора (на примере роста кристаллов хлорида аммония) на основе методов клеточных автоматов

  2. Разработать модель турбулентного перемешивания при кристаллизации хлорида аммония с использованием теории клеточных автоматов

  3. Исследовать процессы кристаллизации в стеклах (система Li2OSrOР205) методом клеточных автоматов

  4. Исследовать процессы кристаллизации и плавления в нанопоре диоксида кремния (нанореакторе) методом клеточных автоматов

Научная новизна.

Развита теория клеточных автоматов для описания кристаллизационных процессов в различных средах для описания микро- , макро- и наносостояний Развита теория клеточных автоматов для описания турбулентного перемешивания в растворах с кристаллизацией веществ Исследованы механизмы роста кристаллов хлорида аммония в условиях покоя и турбулентного перемешивания Исследованы механизмы процессов кристаллизации в стеклах (система Li20 SrO Р2О5) Исследованы механизмы кристаллизации и плавления кластера железа в нанореакторе (нанопоре матрицы диоксида кремния) Практическое значение работы.

Построена модель роста кристаллов хлорида аммония Рассмотрено влияние различных параметров процесса на рост кристалла Подобраны оптимальные параметра процесса При помощи разработанной модели клеточного автомата исследовано влияние интенсивности турбулизации на форму кристалла

На основании применения развитой теории клеточных автоматов определен количественный состав шихты (система 1л20 SrO Р2О5), температуры, характеризующие получение стекол с заданными свойствами, без кристаллических включений

На основе разработанной математической модели клеточного автомата найдены условия получения нанокомпозита, а именно нанонитеи железа в

мезопористой матрице диоксида кремния Определен оптимальный диапазон температур образования нанонити железа в поре мезопористого диоксида кремния, найдена температура плавления кластера железа.

Разработано программное обеспечение для применения теории клеточных автоматов в процессах кристаллизации различных сред Апробация работы.

Основные результаты и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-16» (Санкт-Петербург, 2003 г), на 17-ой Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2003» (Москва, 2003 г), на 19-ой Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2003» (Москва, 2005 г), на 16-ом Международном конгрессе по химии, процессам и аппаратам «16* International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2004» (Чехия, Прага, 2004 г.), на 17-ом Международном конгрессе по химии, процессам и аппаратам «17th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2006» (Чехия, Прага, 2006 г.), на IV Международной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск - Ставрополь, 2004), на V Международной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2005), на V школе-семинаре «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения» (Звенигород, 2005), на IV Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации Нанокристаллизация Биокристаллизация» (Иваново, 2006) Структура и объем работы.

Работа изложена на 2.2.2. страницах машинописного текста и включает 6S рисунков, таблиц и 3 приложения. Список используемой литературы содержит 72. наименований Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 научных трудов

Подобные работы
Таласов Бедер
Исследование, имитационное моделирование и оптимизация одного класса дискретных технологических процессов
Гусев Михаил Николаевич
Исследование и разработка методов моделирования и визуализации трехмерных газодинамических процессов горения для телеметрического контроля
Кривцова Людмила Ивановна
Анализ, моделирование и алгоритмизация процесса диагностики вертебрально-базилярной недостаточности на основе инструментальных методов исследования [Электронный ресурс]
Ухалов Константин Александрович
Исследование и моделирование показателей надежности глубинно-насосного оборудования в наклонно-направленных скважинах : На примере Кальчинского месторождения
Лазарева Валентина Георгиевна
Исследование и моделирование плотности сетки скважин и системы заводнения низкопроницаемых юрских отложений
Прокопеня Александр Николаевич
Методы обработки символьной информации и математическое моделирование в исследованиях теоретических моделей космической динамики
Коросан Елена Ивановна
Исследование и анализ состояния, моделирование и алгоритмизация рационального управления реабилитационными мероприятиями при коррекции женского бесплодия
Красовский Александр Викторович
Систематизация и обработка результатов исследований газовых скважин для моделирования их продуктивности
Рейтлингер Сергей Александрович
Исследование и разработка средств имитационного моделирования воздушной обстановки в реальном и ускоренном масштабе времени при существенных ограничениях на ресурсы
Цой Евгений Борисович
Вероятностное моделирование по группированным данным при исследовании и проектировании человеко-машинных систем

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net