УДК 519.6
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ СЛОЖНЫХ НАНОПОРИСТЫХ КИБЕРСИСТЕМ
С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ ДЛЯ n-КОМПОНЕНТНОЙ КОМПЕТИТИВНОЙ АДСОРБЦИИ
Аннотация. Разработаны высокопроизводительные суперкомпьютерные тех-нологии вычислений
для моделирования и идентификации параметров слож-ных процессов n-компонентной компетитивной
адсорбции в нанопористых киберсистемах с обратными связями. Предложено эффективное распараллели-вание
векторных составляющих решения модели с использованием преобра-зования Лапласа и операционного
метода Хевисайда и декомпозицией нели-нейной системы с условиями адсорбционного равновесия типа Ленгмюра.
Представлены результаты численных экспериментов на основе параллельных вычислений c использованием многоядерных компьютеров.
Ключевые слова: высокопроизводительные параллельные вычисления, на-нопористые киберсистемы
с обратными связями, компететивна адсорбция газов, функция адсорбционного равновесия Ленгмюра,
интегральное преоб-разование Лапласа, операционный метод Хевисайда.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Петрик Михайло Романович,
доктор фіз.-мат. наук, професор, завідувач кафедри Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя,
mykhaylo_petryk@tntu.edu.ua
Бойко Ігор Володимирович,
кандидат фіз.-мат. наук, доцент, доцент кафедри Тернопільського національного технічного університету 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 університету 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.
- Kanellopoulos N.K. Nanoporous materials: advanced techniques for characterization, modeling, and processing. London: CRC Press, 2011. 564 p.
- 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.
- Krisnha R., Van Baten J.M. Investigating the non-idealities in adsorption of CO2-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.
- Lecler 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 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.
- 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., Leclerk 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.R., Boyko I.V., Khimich O.M., Petryk M.M. High-performance supercomputer technologies of simulation of nanoporous feedback systems for adsorption gas purification. Cybernetics and Systems Analysis. 2020. Vol. 56, N 5. P. 835–847. https://doi.org/10.1007/ s10559-020-00304-y.
- Petryk M., Ivanchov M., Leclerc S., Canet D., Fraissard J. Competitive adsorption and diffusion of gases in a microporous solid. Zeolites — New Challenges. Margeta K., Farkas A. (Eds.). London: IntecOpen, 2019. P. 1–23. https:/doi.org/10.5772/intechopen.77482.
- 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 високопродуктивних обчислень. Київ: Вид-во НАН України, 2019. 190 с.
- Petryk M., 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.
- Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. Москва: Наука, 1973. 749 с.
- Nemytskii V.V., Stepanov V.V. Qualitative theory of differential equations (New Edition). New York: Dover Publications, Inc., 1990. 552 p.
- Microsoft Visual Studio C++ documentation. URL: https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/parallel/ parallel-programming-in-visual-cpp?view=vs-2019 [Accessed Nov. 12, 2019].
