Методы и алгоритмы вычислительной математики и их приложения

Математическое моделирование нестационарного химического процесса в зерне катализатора цилиндрической формы

О. С. Язовцева, Е. Е. Пескова

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет

Аннотация: Статья посвящена разработке математической модели нестационарного процесса в зерне катализатора цилиндрической формы в трехмерных цилиндрических координатах. Вычислительный алгоритм построен на основе метода конечных объемов с расщеплением по физическим процессам. Для сокращения времени расчетов в параболических уравнениях моделей применена регуляризация по Б. Н. Четверушкину. Анализ эффективности регуляризации проведен для трехмерной задачи и ее частного случая — осесимметричной постановки. Выявлено существенное ускорение в работе алгоритма для гиперболических задач в сравнении с параболическими. Проанализировано отклонение решений возмущенных гиперболических систем от решений исходных параболических задач. Данные по окислительной регенерации зерна катализатора гидроочистки, полученные с использованием разработанной модели и построенного алгоритма, проверены на адекватность сравнением с данными, полученными из стехиометрического уравнения реакции. Получена хорошая согласованность расчетных и теоретических данных по расходу кислорода.

Ключевые слова: математическое моделирование, численные методы, химическая кинетика, каталитический процесс.

УДК: 519.63

Поступила в редакцию: 06.02.2025
Принята в печать: 17.03.2025

DOI: 10.26089/NumMet.v26r209