Российская академия наук дальневосточное отделение
Термодинамические программы
жүктеу/скачать 310.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Chemical WorkBench
- Thermo-Calc
- HSC Chemistry
- ThermoChemical Calculator (TCC)
1.1. Термодинамические программыПоявление и широкое распространение Интернета способствовали развитию методов термодинамического моделирования [5]. Находясь в одной точке земного шара, термодинамические вычисления можно выполнять на компьютере, который находится на другом континенте. Однако пока все-таки удобнее проводить расчеты на компьютере, который находится на столе исследователя. Chemical WorkBench – программный комплекс для моделирования, оптимизации и проектирования широкого класса процессов, реакторов и технологий, обусловленных возможностью протекания химических реакций. Chemical WorkBench дает возможность представить реальный процесс в виде цепочки реакторов, каждые из которых моделирует отдельную часть процесса (горение, охлаждение, плазменная обработка и т.д.). В состав программного комплекса включен банк данных, содержащий сведения о термодинамических и термохимических свойствах веществ, а также информацию о константах скоростей химических реакций. Отличительной особенностью программы является возможность моделирования сложных многоступенчатых процессов с химическими превращениями, используя не только равновесные, но и кинетические модели. Структурной единицей модели процесса является реактор – модель некоторой части процесса. Программный комплекс позволяет представить реальный процесс в виде цепочки реакторов (термодинамически равновесного, реактора идеального смешения, реактора идеального вытеснения и т.д.). Исследователь имеет возможность задать параметры для каждого реактора, при этом между реакторами можно установить связь, т.е. передавать продукты реакции из одного реактора в другой. После проведения расчетов результаты моделирования можно представить в виде графиков и таблиц. CHEMKIN – пакет программного обеспечения, содержащий множество процедур и функций, облегчающих постановку задач, связанных с исследованием химической кинетики газофазных и гетерогенных процессов, их решение и анализ. Программы и библиотеки процедур могут быть использованы при разработке программных комплексов для моделирования кинетики химических процессов в реагирующих потоках. Средства CHEMKIN можно использовать для анализа процессов горения, катализа, осаждения из газовой фазы и т.д. В состав CHEMKIN входят:
Kintecus – программное обеспечение для моделирования процессов в ядерных установках, в биологических системах, в атмосфере, процессов горения и многих других процессов, сопровождающихся химическими превращениями. Отличительной чертой программного обеспечения является возможность использования моделей Chemkin/SENKIN II/III, не требующая суперкомпьютера и перекомпиляции программы. В расчетах могут быть использованы термодинамические базы данных различных форматов. Kintecus позволяет исследовать изотермические и неизотермические процессы, а также адиабатические процессы при постоянном давлении или объеме. В расчетах можно использовать программируемые законы изменения объема (движение поршня в цилиндре), температуры, концентрации веществ, при этом не требуется вносить изменения в текст программы. MTDATA – программный комплекс для расчета фазовых равновесий в многофазный многокомпонентных системах, в состав которого входит банк данных, содержащий критически отобранные термодинамические свойства. Программный комплекс ориентирован на решение задач металлургии, химии, материаловедения и геохимии. Область его применимости ограничена только наличием термодинамических данных. С его помощью можно анализировать проблемы смешанного характера, например равновесие между жидкими и твердыми сплавами и штейном, шлаком и газовой фазой. Термодинамические модели, необходимые для анализа соответствующих процессов, включены в состав программного комплекса и учтены при разработке структуры базы данных. Thermo-Calc – мощная и гибкая программа, предназначенная для выполнения термодинамических расчетов и построения фазовых диаграмм. При разработке программы особое внимание уделялось возможности исследования термодинамических систем с использованием существенно неидеальных моделей. Thermo-Calc развивается начиная с 1981 профессором Королевского Технологического института Бо Сундманом. Программу можно использовать для анализа термодинамических систем в таких областях, как химия, металлургия, материаловедение, геохимия и т.д. в зависимости от той базы данных, которая подключена к комплексу. Процедуры, входящие в состав комплекса, можно использовать в прикладных программах для исследования процессов с химическими превращениями. Thermo-Calc содержит несколько модулей, при помощи которых исследователь может решать интересующие его задачи. Например, есть модули для выбора базы данных, просмотра и редактирования сведений в ней. Наиболее важный модуль, предназначенный для расчета равновесного состава, предоставляет возможность проводить вычисления и строить различные диаграммы. Очень полезным является модуль, предназначенный для оценки параметров термодинамических моделей на основании экспериментальной информации. Имеется также модуль, позволяющий представить в табличном виде термодинамические свойства веществ и химических реакций. Система является открытой, поэтому пользователь имеет возможность разработки своих модулей, используя документированный интерфейс системы. При помощи Thermo-Calc можно моделировать только такие процессы, в которых фактор времени можно игнорировать. HSC Chemistry – программный комплекс, предназначенный для моделирования равновесных термодинамических состояний и процессов на персональном компьютере. База данных по термодинамическим свойствам веществ, входящая в состав программного комплекса, является компилятивной. Число веществ, информация о которых содержится в базе данных, превышает 10000. Сведения в базе данных не были оценены критически, однако, в базе данных есть ссылка на источник информации. В базе данных предусмотрены поля для структурной формулы, химического названия, общеупотребительного названия, номера CAS, температуры плавления, кипения, цвета и растворимости в воде. Данные в этих поля пока занесены только частично. EQS4WIN – мощный и удобный программный комплекс, предназначенный для решения широкого класса задач, связанных с расчетом фазового и химического состава сложных термодинамических систем в состоянии равновесия. При создании программы использованы современные технологии численного анализа, программирования и термодинамики. Программа была создана под руководством Dr. W. R. Smith. При разработке алгоритма EQS4WIN использован подход, основанный на минимизации энергии Гиббса системы. Программа позволяет рассчитывать равновесный состав в системах, содержащих до 3-х конденсированных растворов, газовую фазу и неограниченное число однокомпонентных конденсированных фаз. В состав всех версий программного комплекса входит база данных по термодинамическим свойствам веществ, сведения в которой заимствованы из таблиц JANAF. ThermoChemical Calculator (TCC) – интерактивная программа для расчета равновесного состава и свойств термодинамических систем в приближении идеального газа. При разработке программы использован текст библиотеки процедур Chemkin. TCC сопряжен с базой данных по термодинамическим свойствам индивидуальных веществ, которая может быть использована для расчета состава продуктов сгорания топлив, решения задач химии атмосферы и моделирования процессов осаждения из газовой фазы. OLI – программное обеспечение для моделирования практически любых многокомпонентных гетерогенных водных растворов. Основой программного обеспечения OLI является OLI Engine, который включает в себя решатели (Solvers), а также анализаторы – Stream Analyser, OLI Express, Water Analyser. Термодинамический программный комплекс OLI позволяет анализировать многокомпонентные водные растворы, включая жидкую и газовую фазы, растворы органических веществ, в диапазоне температур от -50 до 300 C при давлении до 1500 бар. В результате вычислений определяются pH, ионная сила, энтальпия, плотность и осмотическое давление. База данных OLI содержит термодинамические, транспортные и физические свойства веществ, образованных из 79 химических элементов, их свойства в водных растворах, а также свойства более 3000 органических соединений.
Для удобства эксплуатации программы предоставлена возможность использования независимых баз данных по свойствам переноса и термодинамическим свойствам индивидуальных веществ. Прилагаемая база данных содержит сведения о термодинамических свойствах более 1900 веществ. Программа написана Bonnie J. McBride и Sanford Gordon на стандартном ANSI ФОРТРАНе. Она широко используется для решения задач аэродинамики и термодинамики. AMMP [12] – полнофункциональная программа моделирования молекулярной механики и динамики. Может манипулировать как небольшими молекулами так и макромолекулами включая белки, нуклеиновые кислоты и другие полимеры. В дополнение к стандартным характеристикам, таким, как стабильной молекулярной динамике, быстрому методу включения всех атомов в вычисление широкого диапазона потенциалов, позволяет также осуществлять гибкий выбор потенциалов, манипулировать молекулами и анализировать индивидуальные энергетические уровни. Одни из основных преимуществ - позволяет ввести нестандартные связи полимеров, необычные лиганды. Добавляет отсутствующие атомы водорода и дополняет неполные структуры. жүктеу/скачать 310.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|