Работы автора

Для сложных закрытых систем химических превращений с идеальным перемешиванием предлагается новый класс квазиградиентных динамических моделей. Эти модели получены на основе потенциально-потокового метода моделирования неравновесных процессов. Сложная химически реагирующая система декомпонуется на простые несопряженные между собой простые подсистемы. На основе функций свободной энергии определяются термодинамические силы, движущие химические превращения в системе и простых подсистемах – химические сродства. Далее, из экспериментальных данных относительно величин восприимчивостей к таким сродствам простых подсистем определяется восприимчивость к сродствам всей системы. Наконец, зная химические сродства и восприимчивость к ним всей системы, можно построить модель системы сложной.

В настоящей работе на основании обзора литературных источников проанализированы физические особенности протекания различных неравновесных процессов и математических моделей динамики этих процессов. Показано, что особенности протекания неравновесных процессов определяются помимо термодинамических сил, движущих эти процессы, также и кинетическими свойствами системы. Причем наличие этих кинетических свойств, от которых не зависят термодинамические силы, постулируется как четвертое начало термодинамики; дано количественное описание четвертого начала термодинамики, которым является матрица восприимчивостей, входящая в уравнения потенциально-потокового метода, разработанного авторами ранее. Четвертое начало термодинамики характеризует особенности протекания неравновесных процессов в направлении, указываемом вторым началом термодинамики; причем матрица восприимчивостей играет ту же роль для четвертого начала термодинамики, что и введенная Клаузиусом энтропия для второго начала термодинамики.

В настоящей работе разрабатывается методика построения матрицы восприимчивостей потенциально-потоковых уравнений для простых подсистем, которые входят в любую сложную систему, используя экспериментальные данные. Входными данными для разработанного в настоящей статье формализма являются известные из эксперимента термодинамические силы, скорости протекания неравновесных процессов, а также матрицы коэффициентов увлечения термодинамических координат и матрицы эквивалентности термодинамических сил для рассматриваемой простой подсистемы. Последние матрицы могут быть определены из анализа термодинамических сил и соответствующих им термодинамических скоростей в различных состояниях рассматриваемой системы.

В настоящей работе рассматривается связь разработанного авторами в опубликованных ими ранее работах потенциально-потокового метода с современной неравновесной термодинамикой (рациональной термодинамикой). В рамках современной неравновесной термодинамики выделяются величины, характеризующие состояние неравновесной системы – переменные состояния. Из этой термодинамики также известно, что причиной протекания неравновесных процессов являются термодинамические силы в этой системе. Как было показано авторами ранее, связь термодинамических сил со скоростями протекания неравновесных процессов (скоростями изменения переменных состояния) в общем случае может быть дана уравнениями потенциально-потокового метода, а также она наряду с уравнениями сохранения дает возможность составления замкнутой системы уравнений динамики неравновесных процессов. Эта связь характеризуется введенной авторами в рамках потенциально-потокового метода матрицей восприимчивостей, которая определяются свойствами системы, характеризующими особенности протекания неравновесных процессов под действием термодинамических сил. Параметры состояния, входящие в уравнения потенциально-потокового метода, являются частью совокупности величин, используемых в рациональной термодинамике, а термодинамические силы связаны с величинами, используемыми в рациональной термодинамике. В настоящей работе авторы получают запись уравнений потенциально-потокового метода в этих величинах.

Для моделирования процессов различной физической и химической природы (имеющего важное значение для решения различных практических задач, связанных с системами, характеризующимися протеканием в них физико-химических процессов) авторами ранее был разработан в рамках современной неравновесной термодинамики потенциально-потоковый метод математического моделирования этих процессов – единый подход описания и моделирования процессов различной физической и химической природы. Также авторами было рассмотрено получение математической модели физико-химической системы из уравнений потенциально-потокового метода, описывающих процессы в этой системе (такая модель представляет собой связь между выходными характеристиками рассматриваемой физико-химической системы, имеющими практический смысл). Этот подход представляет собой методы Монте-Карло, в соответствие с которыми случайным образом задаются факторы протекания физико-химических процессов, определяются из уравнений потенциально-потокового метода соответствующие динамики этих процессов, затем на этих динамиках аппроксимируется модель рассматриваемой системы. Отсюда, для сокращения объема вычислений необходимо упрощать эту систему уравнений. Рассматриваемая статья посвящена упрощению потенциально-потоковых уравнений.

To simulate processes of various physical and chemical nature (which is important for solving various practical problems associated with systems characterized by the occurrence of physical and chemical processes in them), the authors previously developed in the framework of modern non-equilibrium thermodynamics potential The stream method of mathematical modeling of these processes is a unified approach to the description and modeling of processes of various physical and chemical nature. The authors also considered obtaining a mathematical model of a physical and chemical system from the equations of the potential-flow method that describes the processes in this system (this model is a relationship between the output characteristics of the physical and chemical system under consideration that have practical meaning). This approach is Monte Carlo methods, according to which the factors of the flow of physical and chemical processes are randomly set, the corresponding dynamics of these processes are determined from the equations of the potential-flow method, and then the model of the system under consideration is approximated on these dynamics. Hence, to reduce the amount of computation, it is necessary to simplify this system of equations piecewise. This paper is devoted to the simplification of potential-flow equations.