Существует несколько подходов к математическому моделированию химических процессов. В этом курсе рассматривается подход, при котором одновременно рассчитывается, как гидродинамика потока, так и химические превращения. Что возможно при использовании пакета Ansys Fluent, это современный и универсальный комплекс программ, позволяющий учитывать течение среды, тепловые процессы, происходящие при этом, а также химические превращения во время реакций и процесса горения. Слушатели курса не только узнают о теоретических основах математических моделей, но и решат несколько задач, начиная от создания геометрической модели и построения сетки, до проведения вычислений и обработки результатов

Тема 1.1 Введение
Особенности компьютерного моделирования химических процессов в области CFD (вычислительной гидродинамики). Виды моделей в программном комплексе Ansys Fluent

Тема 1.2 Законы термодинамики
Три закона термодинамики, понятие теплопроводности, теплоемкости, энтальпии образования соединений. Понятие идеального газа.

Тема 1.3 Уравнение теплопереноса
Математическое моделирование теплопереноса. Конвекция и диффузия в ламинарных течениях в Ansys Fluent

Тема 1.4 Уравнение массопереноса
Моделирование смеси химических веществ. Понятие подготовленных и неподготовленных смесей

Практическая работа
Использование ПК Ansys Fluent для моделирования смеси, задание состава смеси, использование базы данных Ansys Fluent, добавление новых веществ, задание физических свойств смеси и отдельных компонентов

Тема 2.1 Уравнения химических реакций
Законы скорости и порядок реакции. Понятие скоростей прямой и обратной реакции. Закон действующих масс. Концепция элементарных реакций

Практическая работа
Получение математической модели для заданной химической кинетики в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений

Тема 2.2 Механизмы химических реакций
Характеристика механизмов реакции. Константы скорости реакции, жесткие системы уравнений и подходы к их решению в Ansys Fluent

Практическая работа
Расчет реакции дегидрирования этана в проточном трубчатом реакторе в осесимметричной постановке

Тема 3.1 Моделирование процесса диффузии в газах
Определение диффузии. Диффузионные члены в уравнениях массо- теплопереноса. Диффузия под действием давления. Выбор модели в ПК Ansys Fluent

Практическая работа
Проведение расчета диффузии водорода в метане, сравнение различных моделей

Самостоятельная работа
Рассчитать диффузию водорода, изучить влияние различных параметров задачи на процесс

Тема 3.2 Потенциал Леннарда-Джонса
Потенциал межмолекулярного взаимодействия, интеграл столкновений, задание параметров в ПК Ansys Fluent

Тема 4.1 Постановка задачи моделирования химических процессов в ПК Ansys Fluent. Нестационарные решения
Основные требования к расчетной области и сетки, понятие времени контакта, масштаба процессов, устойчивости и числа Куранта. Граничные и начальные условия.

Практическая работа
Создание проекта для задачи моделирования пиролиза этана.

Самостоятельная работа
Загрузить расчетную сетку в проект Ansys Fluent, создать смесь, задать свойства компонентов, химические реакции, произвести расчет, построить графики.

Тема 4.2. Методы упрощения моделирования химической кинетики
Основные сложности изученного подхода, пути их решения. Обзор моделей горения. Использование пакета Chemkin

Практическая работа
Моделирование процесса газовой горелки

Самостоятельная работа
Рассчитать процесс горения в Ansys Fluent

Желательно понимать базовые принципы термодинамики, химической кинетики и массопереноса. Но всё, что необходимо для выполнения заданий, подробно разбирается в процессе обучения

Да. Курс включает вводный блок по интерфейсу и основам работы в Ansys Fluent, поэтому вы сможете освоить инструмент с нуля — шаг за шагом

Вы будете уверенно моделировать химические реакции, горение, диффузию и тепломассоперенос. Освоите работу с расчётными сетками, настройку смесей и анализ результатов моделирования

Курс доступен в очной, заочной и смешанной форме. Для дистанционного формата используется платформа СДО ПИШ НГУ с доступом к учебным материалам, заданиям и поддержке преподавателей

Да, вы получите удостоверение о повышении квалификации установленного образца после успешного прохождения итоговой аттестации

Большая часть курса — практика: вы выполните расчёты пиролиза, горения, диффузии и других процессов. Задания приближены к реальным задачам, которые решают в инженерной и научной среде