procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2023-1-21-28procyber-499Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИEngeneeringПОИСК ЭКСТРЕМАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТА В РЕАГИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЕ С ПОМОЩЬЮ ГРАФА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙSEARCHING FOR AN EXTREME COMPONENT CONTENT IN A REACTING SYSTEM USING GRAPH OF CHEMICAL REACTIONShttps://orcid.org/0000-0001-8860-6768КозловаМ. А.KozlovaM. A.

аспирант, инженер-исследователь

E-mail: kma95@isem.irk.ru

Postgraduate, Research EngineerE-mail: kma95@isem.irk.ru

https://orcid.org/0000-0002-4515-3444ШаманскийВ. А.ShamanskyV. A.

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

E-mail: vita@isem.irk.ru

Candidate of Sciences (Chemistry), Senior Researcher

E-mail: vita@isem.irk.ru

Институт систем энергетики имени Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук, ИркутскРоссияMelentiev Energy Systems Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, IrkutskRussian Federation2023270420232212128Copyright © Козлова М.А., Шаманский В.А., 20232023Козлова М.А., Шаманский В.А.Kozlova M.A., Shamansky V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/499

Представлена методика расчета максимального количества вещества в закрытой системе с помощью поэтапного графа химических реакций. На основе веществ, которые могут присутствовать в реагирующей системе, генерируется список возможных одно- и двухчастичных обратимых реакций. Далее, исходя из задачи исследования и условий в реагирующей системе, список сокращается. Полученному списку реакций соответствует матрица инцидентности, на основе которой удобно анализировать граф с помощью ЭВМ. Поиск максимального количества интересующего компонента про-изводится на сравнении весов ребер графа на каждом этапе его промежуточных реакций. Веса графа рассчитываются на основе кинетических коэффициентов реакций и определяют доминирующую реакцию. Расчет количества проводится исходя из предположения о том, что доминирующая реакция является равновесной. Проведен расчет максимального количества гидропероксильного радикала HO2 в реагирующей системе, состоящей из водорода H и кислорода O.

The article presents a technique for calculating a maximum amount of a substance in a closed system using a step-by-step graph of chemical reactions. A list of probable one- and two-particle reversible reactions is generated based on the substances that may be a part of the reacting system. The list is narrowed down according to the research objectives and conditions of the reacting system. The obtained list corresponds to the incidence matrix, which is suitable for analyzing the graph via a computer. The search for the maximum amount of the component in question is conducted through the comparison of weights of the graph’s edges at each stage of its intermediate reactions. The graph’s weights are calculated based on the kinetic coefficients of reactions. They also determine the dominant reaction. The amount is calculated under the premise that the dominant reaction is equilibrium. The maximum amount of hydroperoxyl radical HO2 in a hydrogen H and oxygen O reacting system is calculated.

граф химических реакцийтермодинамикахимическая кинетикаgraph of chemical reactionsthermodynamicschemical kineticsReferencesАнтипина Е. В. Применение теории графов при решении задач моделирования химических реакций // NovaInfo. 2022. № 130. С. 4–5.Антипина Е. В. Применение теории графов при решении задач моделирования химических реакций // NovaInfo. 2022. № 130. С. 4–5.Кинг Р. Химические приложения топологии и теории графов. М. : Мир, 1987. 560 с.Кинг Р. Химические приложения топологии и теории графов. М. : Мир, 1987. 560 с.Feinberg M. Foundations of Chemical Reaction Network Theory. Cham, Switzerland : Springer, 2019. 473 p.Feinberg M. Foundations of Chemical Reaction Network Theory. Cham, Switzerland : Springer, 2019. 473 p.Спивак С. И., Исмагилова А. С., Гибаева Р. А. Теоретико-графовый метод анализа информативности кинетических экспериментов при определении параметров // Вестник Башкирского университета. 2014. Т. 19, № 4. С. 1126–1130.Спивак С. И., Исмагилова А. С., Гибаева Р. А. Теоретико-графовый метод анализа информативности кинетических экспериментов при определении параметров // Вестник Башкирского университета. 2014. Т. 19, № 4. С. 1126–1130.Gao X., Yang S., Sun W. A Global Pathway Selection Algorithm for the Reduction of Detailed Chemical Kinetic Mechanisms. Combust Flame. 2016. Vol. 167. P. 238–247.Gao X., Yang S., Sun W. A Global Pathway Selection Algorithm for the Reduction of Detailed Chemical Kinetic Mechanisms. Combust Flame. 2016. Vol. 167. P. 238–247.Wang Q.-D. Skeletal Mechanism Generation for High-Temperature Combustion of H2/CO/C1–C4 Hydrocarbons. Energy Fuels. 2013. Vol. 27, No. 7. P. 4021–4030.Wang Q.-D. Skeletal Mechanism Generation for High-Temperature Combustion of H2/CO/C1–C4 Hydrocarbons. Energy Fuels. 2013. Vol. 27, No. 7. P. 4021–4030.Козлова М. А., Шаманский В. А. Построение графа химических реакций для анализа реагирующих систем // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2022. № 4. С. 108–118. DOI 10.38028/ESI.2022.28.4.008.Козлова М. А., Шаманский В. А. Построение графа химических реакций для анализа реагирующих систем // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2022. № 4. С. 108–118. DOI 10.38028/ESI.2022.28.4.008.Chen Y., Chen J.-Y. Towards Improved Automatic Chemical Kinetic Model Reduction Regarding Igni-tion Delays and Flame Speeds. Combust Flame. 2018. Vol. 190. P. 293–301.Chen Y., Chen J.-Y. Towards Improved Automatic Chemical Kinetic Model Reduction Regarding Igni-tion Delays and Flame Speeds. Combust Flame. 2018. Vol. 190. P. 293–301.NIST Chemical Kinetics Database. URL: https://kinetics.nist.gov/kinetics/ (дата обращения: 11.12.2022).NIST Chemical Kinetics Database. URL: https://kinetics.nist.gov/kinetics/ (дата обращения: 11.12.2022).Гурвич Л. В., Вейц И. В., Медвеaдев В. А. Термо-динамические свойства индивидуальных веществ. М. : Наука, 1978. Т. 1. 496 с.Гурвич Л. В., Вейц И. В., Медвеaдев В. А. Термо-динамические свойства индивидуальных веществ. М. : Наука, 1978. Т. 1. 496 с.Горбань А. Н. Обход равновесия: уравнения химической кинетики и их термодинамический анализ. Новосибирск : Наука, 1984. 227 с.Горбань А. Н. Обход равновесия: уравнения химической кинетики и их термодинамический анализ. Новосибирск : Наука, 1984. 227 с.Chiavazzo E., Karlin I. V., Frouzakis C. E., Boulouchos K. Method of Invariant Grid for Model Reduc-tion of Hydrogen Combustion. 2007. DOI 10.48550/ arXiv.0712.2386.Chiavazzo E., Karlin I. V., Frouzakis C. E., Boulouchos K. Method of Invariant Grid for Model Reduc-tion of Hydrogen Combustion. 2007. DOI 10.48550/ arXiv.0712.2386.Горбань А. Н., Каганович Б. М., Филиппов С. П. Термодинамические равновесия и экстремумы: Анализ областей достижимости и частичных равновесий в физико-химических и технических системах. Новосибирск : Наука, 2001. 296 с.Горбань А. Н., Каганович Б. М., Филиппов С. П. Термодинамические равновесия и экстремумы: Анализ областей достижимости и частичных равновесий в физико-химических и технических системах. Новосибирск : Наука, 2001. 296 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.