若干新兴数值算法在化学动力学中的应用.pdf

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1、第42卷第1期化学工程Vo1．42No．12014年1月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Jan．2014若干新兴数值算法在化学动力学中的应用钟巍，田宙(西北核技术研究所，陕西西安710024)摘要：针对近些年发展起来的若干新兴数值计算方法在化学反应动力学中的应用进行综述。详细介绍了遗传算法，格子玻尔兹曼方法，蒙特卡罗方法和蚁群算法等，在简化化学反应动力学模型，估算化学反应动力学相关参数，求解化学反应动力学控制方程组等方面的应用和研究情况。最后，对新兴数值计算方法在化学反应动力学中的应用前景进行了分析与展望。关键词：化学反应动力学；

2、数值计算方法；遗传算法；格子玻尔兹曼方法；蒙特卡罗方法；蚁群算法中图分类号：O643．2文献标识码：A文章编号：1005—9954(2014)01-0060-06DoI：10．3969／j．issn．1005-9954．2014．01．014ApplicationofsomenewnumericalcomputationmethodsinchemicalreactionkineticsZHONGWei，TIANZhou(NorthwestInstituteofNuclearTechnology，Xian710024，ShaanxiProvince，C

3、hina)Abstract：Theapplicationofsomenewly-developednumericalcomputationmethodsinthechemicalreactionkineticswassummarized．TheexpoundingwasgiventotheapplicationofGeneticAlgorithm，LatticeBoltzmannmethod，MonteCarlomethodandAntColonyAlgorithminthereductionofchemicMreactionkinetics，asw

4、ellastheestimationofthechemicalkineticparametersandthecalculationofthechemicalkineticequations．Theapplicationprospectofthenewnumericalcomputationmethodsinchemicalkineticswasforeseen．Keywords：chemicalreactionkinetics；numericalcomputationmethod；GeneticAlgorithm；LatticeBohzmannmet

5、hod；MonteCarlomethod；AntColonyAlgorithm传统的数值计算方法在化学反应动力学中已经学模型中的简化中来，建立了一种简化化学反应动得到了广泛应用4。，对于化学反应动力学理论的发力学模型的新方法，并通过分析典型甲烷点火燃烧展起到了直接而深刻的作用。与此同时，一些新兴的算例，表明了方法有着较好的应用前景J。在研的数值计算方法得到了较快的发展引，在各学科领究燃烧室中的燃料化学反应过程时，从详细的基元域也取得了一定的成果_9。这些方法逐渐开始被反应出发，筛选出反应中起主要作用的组分和基元化学反应动力学方面的科研工作者引入到研究

6、中反应过程作为“主干”反应保留下来，而忽略其他组来，并取得了成功。分和基元反应。为了保证这种简化的精度，使其尽本文结合作者自己的研究工作，对近年来若干可能与详细的基元反应相当，采用遗传算法来优化新兴的数值计算方法在化学反应动力学中的应用进化学反应动力学常数。以甲烷的点火燃烧为例，采行了综述。用遗传算法调整简化模型A~henius公式的系数，建立了其简化反应动力学模型。并通过详细基元反应1遗传算法模型，简化反应模型和利用遗传算法调整参数后的1．1用遗传算法简化化学反应动力学模型简化反应模型计算出混合气体温度随反应时间变化詹浩和钱祉祺将遗传算法应用于化学

7、反应动力的过程，如图1所示。收稿日期：2013-03—14作者简介：钟巍(1986一)，男，硕士研究生，主要从事化学反应动力学过程的数值模拟及其在约束爆炸中的应用方面的研究，电话：(029)84767530，13572947652，E-mail：lengshui222@163．corn。钟巍等若干新兴数值算法在化学动力学中的应用·61·传算法估计反应动力学参数能获得很高的精度。表1正丁烷选择氧化反应动力学参数估计结果Table1Parameterestimationofreactionrateconstantsofn—butaneselectiveo

8、xidationreactionf／uS颜学峰等研究了基于改进差分进化算法的超临图1甲烷点火燃烧反应后混合气