УДК 519.6
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОПОРИСТЫХ КИБЕРСИСТЕМ
С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ ДЛЯ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ
Аннотация. Разработаны высокопроизводительные технологии моделирования неизотермической адсорбции газа
в нанопористых киберсистемах с обратными связями на основе операционного метода Хевисайда и подхода Ландау
к линеаризации нелинейного адсорбционного равновесия Ленгмюра с помощью разложения
в сходящийся ряд в точке температуры фазового перехода с последующим эффективным распараллеливанием модели по малому параметру. Представлены результаты численных экспериментов на основе высокоскоростных параллельных вычислений на многоядерных компьютерах.
Ключевые слова: нанопористые киберсистемы с обратными связями, адсорбция и десорбция газов, функция адсорбционного равновесия Ленгмюра, операционный метод Хевисайда.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Петрик Михайло Романович,
доктор фіз.-мат. наук, професор, завідувач кафедри Тернопільського національного технічного университету імені Івана Пулюя,
mykhaylo_petryk@tntu.edu.ua
Бойко Ігор Володимирович,
кандидат фіз.-мат. наук, доцент, доцент кафедри Тернопільського національного технічного университету імені Івана Пулюя,
boyko.i.theory@gmail.com
Хіміч Олександр Миколайович,
чл.-кор. НАН України, доктор фіз.-мат. наук, професор, заступник директора Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, Київ,
khimich505@gmail.com
Петрик Марія Михайлівна,
аспірантка Тернопільського національного технічного университету імені Івана Пулюя,
mashapetryk@gmail.com
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Puertolas B., Navarro M.V., Lopez J.M., Murillo R., Mastral A.M., Garcia T. Modelling the heat and mass transfers of propane onto a ZSM-5 zeolite. Separation and Purification Technology. 2012. Vol. 86. P. 127–136. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2011.10.036.
- Krisnha R., Van Baten J.M. Investigating the non-idealities in adsorption of CO 2 -bearing mixtures in cation-exchanged zeolites. Separation and Purification Technology. 2018. Vol. 206. P. 208–217. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.06.009.
- Kanellopoulos N.K. Nanoporous materials: advanced techniques for characterization, modeling, and processing. London: CRC Press, 2011. 564 p.
- Santander J., Conner W.C., Jobic H., Auerbach S.M. Simulating microwave-heated open systems: tuning competitive sorption in zeolites. J. Phys. Chem. B. 2009. Vol. 113, N 42. P. 13776–13781. https://doi.org/10.1021/jp902946g.
- Hammond K.D., Conner W.C. Chapter one — analysis of catalyst surface structure by physical sorption. Advances in Catalysis. 2013. Vol. 56. P. 1–101. https://doi.org/10.1016/ B978-0-12-420173-6.00001-2.
- Krger J., Ruthven D., Theodorou D. Diffusion in nanoporous materials. Hoboken: John Wiley & Sons, 2012. 902 p.
- Karge H.G., Weitcamp J. Adsorption and diffusion. Berlin: Springer, 2008. 400 p.
- Krishna R. Thermodynamically consistent methodology for estimation of diffusivities of mixtures of guest molecules in microporous materials. ACS Omega. 2019. Vol. 4, N 8. P. 13520–13529. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b01873.
- Petryk М., Leclerc S., Canet D., Fraissard J. Modeling of gas transport in a microporous solid using a slice selection procedure: Application to the diffusion of benzene in ZSM5. Catalysis Today. 2008. Vol. 139, N 3. P. 234–240. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2008.05.034.
- Leclerc S., Petryk M., Canet D., Fraissard J. Competitive diffusion of gases in a zeolite using proton NMR and slice selection procedure. Catalysis Today. 2012. Vol. 187, N 1. P.104–107. https:// doi.org/10.1016/j.cattod.2011.09.007.
- Petryk M., Leclerc S., Canet D., Sergienko I.V., Deineka V.S., Fraissard J. Competitive diffusion of gases in a zeolite bed: NMR and slice procedure, modelling and identification of parameters. J. Phys. Chem. C. 2015. Vol. 119, N 47. P. 26519–26525. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b07974.
- Sergienko I.V., Petryk M.R., Leclerc S., Fraissard J. Highly efficient methods of the identification of competitive diffusion parameters in heterogeneous media of nanoporous particles. Cybernetics and Systems Analysis. 2015. Vol. 51, N 4. P. 529–546. https://doi.org/10.1007/s10559-015-9744-7.
- Petryk M., Ivanchov M., Leclerc S., Canet D., Fraissard J. Competitive adsorption and diffusion of gases in a microporous solid. In: Zeolites — New Challenges. Margeta K., Farkas A. (Eds.). London: IntecOpen, 2019. P. 1–23. URL: https://www.intechopen.com/online-first/competitive- adsorption-and-diffusion-of-gases-in-a-microporous-solid.
- Petryk M.R., Khimich A.N., Petryk M.M. Simulation of adsorption and desorption of hydrocarbons in nanoporous catalysts of neutralization systems of exhaust gases using nonlinear Langmuir isotherm. Journal of Automation and Information Sciences. 2018. Vol. 50, N 10. P. 18–33. https://doi.org/10.1615/JAutomatInfScien.v50.i10.20.
- Petryk M.R., Khimich A., Petryk M.M., Fraissard J. Experimental and computer simulation studies of dehydration on microporous adsorbent of natural gas used as motor fuel. Fuel. 2019. Vol. 239. P. 1324–1330. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.10.134.
- Мykhalyk D., Petryk M., Petryk M.M., Petryk O., Mudryk I. Mathematical modeling of hydrocarbons adsorption in nanoporous catalyst media using nonlinear Langmuir’s isotherm using activation energy. Proc. 9th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT’2019) (5–7 June 2019, Budejovice, Czech Republic). Budejovice, 2019. P. 72–75.
- Xіміч О.М., Петрик М.Р., Михалик Д.М., Бойко І.В., Попов О.В., Сидорук В.А. Методи математичного моделювання та ідентифікації складних процесів і систем на основі висопродуктивних обчислень. Київ: Вид-во НАН України, 2019. 190 с.
- Ландау Л.Д. К теории фазовых переходов. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1937. Т. 7. С. 19–32.
- Прудников А.П., Брычков Ю.А., Марычев О.И. Интегралы и ряды. Дополнительные главы. Москва: Наука, 1986. 800 с.
- Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. Москва: Наука, 1973. 749 с.
