CC BY
22Методы Монте-Карло и численное статистическое моделирование 55
О применении метода Монте-Карло к исследованию процесса сополимеризации в промышленных условиях
Т. А. Михайлова, С. И. Мустафина Башкирский государственный университет Email: t.a.mihailova@yandex.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10110
В основе производства синтетических каучуков лежат процессы полимеризации и сополимеризации. Для их исследования могут быть применены кинетический и статистический подходы к моделированию. Статистический подход, который несет в себе метод Монте-Карло, заключается в имитации процессов, происходящих с макромолекулами, на уровне частиц. Это позволяет описать детальную структуру макромолекул в терминах нескольких вероятностных параметров, что позволяет в любой момент времени получать действительные значения характеристик сополимера [1].
Производство синтетического каучука представляет собой непрерывный процесс и протекает в каскаде реакторов. Для этого построена модель, основанная на методе Монте-Карло, в которой учитывается распределение частиц продукта по времени пребывания. Проведение вычислительных экспериментов на основе построенной модели сопровождается обработкой большого объема статистических данных, для этого разработан подход к хранению и обработке результатов экспериментов с применением Microsoft Excel с целью анализа результатов в условиях производства [2].
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 17-47-020068).
Список литературы
1. Михайлова Т.А., Мифтахов Э.Н., Насыров И.Ш., Мустафина С.А. Моделирование непрерывного процесса свободно-радикальной со-полимеризации бутадиена со стиролом методом Монте-Карло // Вестник ВГУИТ, 2016. №2. С 210-217.
2. Михайлова Т.А., Мустафина С.И., Михайлов В.А. Автоматизация обработки результатов химического эксперимента по моделированию производства синтетического каучука с использованием Microsoft Excel // Вестник Башкирского университета. 2019 (принято к печати).
Моделирование структуры и стабильности биметаллических нановолокон методом Монте-Карло
В. С. Мясниченко1, Н. Ю. Сдобняков1, Л. Кирилов2, Р. Михов2 1Тверской государственный университет
2 Институт информационных и коммуникационных технологий Болгарской АН
Email: virtson@gmail.com
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10111
Представлен метод оптимизации моно- и биметаллических наноструктур. Ядром метода является классический метод Монте-Карло на различных решетках в сочетании с последующим применением локальной релаксации (в т.ч. низкотемпературной молекулярной динамики). Метод позволяет решать задачи с периодическими граничными условиями, что может быть использовано для моделирования одномерных и двумерных атомных структур [1]. Если периодические граничные условия не заданы, предполагаются конечные размеры модельной решетки. Кроме того, автоматическая релаксация кристаллической решетки может выполняется с целью минимизации потенциальной энергии системы. Компьютерная реализация метода использует общепринятый формат XYZ для описания атомарных структур и передачи входных данных.
Выполнено несколько серий моделирования отжига для изучения влияние размера, состава и температуры на поверхностные явления (атомная сегрегация и структурная нестабильность) в наново-локнах Au-Ag. Межатомное взаимодействие задавалось многочастичным потенциалом сильной связи [2]. Использовались ГЦК решетка и 'декаэдрическая' решетка с осью симметрии пятого порядка. Обнаружено, что (особенно в первом случае) наиболее стабильная конечная конфигурация нановолок-на имеет поверхность с преобладанием Ag атомов и приповерхностный слой, богатый Au атомами.
56 Секция 3
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 18-38-00571 мол_а) и поддержке Министерства образования и науки Респ. Болгария (акроним проекта ICTinSES).
Список литературы
1. Myasnichenko V. et al. Monte Carlo Approach for Modeling and Optimization of One-Dimensional Bimetallic Nanostructures // The 9th International Conference on Numerical Methods and Applications NM&A'18. Borovetz, 2018. P. 133-141.
2. Cleri F., Rosato V Tight-binding potentials for transition metals and alloys // Phys. Rev. B, 1993. Vol. 48, № 1. P.
22-33.
Двухступенчатая модель гетерогенных реакций диссоциации-рекомбинации водорода в методе ПСМ
М. Ю. Плотников, Е. В. Шкарупа
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Email: sev@osmf.sscc.ru
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10112
Метод прямого статистического моделирования (ПСМ) в настоящее время наиболее востребованный численный инструмент для моделирования течений разреженного газа [1]. Одной из перспективных областей его применения является моделирование взаимодействия газа с поверхностями, как в целях модификации их, так и в целях использования каталитических свойств поверхностей для "активации" газа. При этом встает проблема моделирования в рамках метода ПСМ гетерогенных реакций. В представленной работе разработан алгоритм метода ПСМ для моделирования реакций диссоциации-рекомбинации водорода на основе двухступенчатой модели [2]. Проведена верификация алгоритма на примере бесконечной нагретой проволочки, помещенной в атмосферу водорода.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 18-08-00295). Список литературы
1. Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. Oxford: Clarendon Press; 1994
2. Mankelevich Yu. A., Ashfold M. N. R., Umemoto H. Molecular dissociation and vibrational excitation on a metal hot filament surface //J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V.47. 025503.
Статистическое моделирование нестационарных кольцевых структур в облачных и водных средах, возникающих при рассеянии лазерных импульсов
С. М. Пригарин1,2, Д. Э. Миронова1
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
2Новосибирский государственный университет
Email: mirkin_93@mail.ru
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10113
Работа посвящена исследованию пространственно-временных распределений фотонов лазерного импульса при многократном рассеянии в облачных и водных средах. Методом Монте-Карло рассчитывались концентрация рассеянных фотонов при распространении лазерного импульса, кратность рассеяния и преимущественное направление распространения фотонов. Результаты статистического моделирования демонстрируют особенности пространственно-временных распределений, зависящие от оптических характеристик и геометрии рассеивающей среды. Так, при рассеянии короткого лазерного импульса в достаточно тонком облачном слое, приемник широкоугольного CCD-лидара регистрирует расширяющееся световое кольцо, по особенностям которого можно судить об оптических свойствах среды. Внутри основного кольца на короткое время возникает второе световое кольцо, возникновение которого объясняется особенностями облачной индикатрисы рассеяния [1]. Эффект, аналогичный расширяющемуся световому кольцу, при определенных условиях возникает и в водных средах.
