Программный пакет ABC Kinetics

ABC Kinetics – набор программных средств для моделирования химико-технологических процессов и их оптимизации. Может быть использован как в научно-исследовательской и образовательной сферах для изучения широкого спектра химических процессов, так и в химической промышленности для оптимизации процессов синтеза, условий хранения продукции и т.п.

Предусматривается несколько вариантов использования ABC-Kinetics.

1. создать кинетическую схему и провести моделирующие расчёты с целью изучить изменения концентраций реагентов во времени.
   1. добавить экспериментальные данные и подобрать константы элементарных реакций (так называемая "обратная кинетическая задача").
2. в рамках единой кинетической схемы выполнить расчёт нескольких вариантов (отличающихся набором параметров) и сравнить их кинетики.
   1. выполнить поиск оптимальных параметров на основе множественных экспериментальных данных для различных условий проведения процесса.
3. одновременное изучение нескольких кинетических схем.
   1. сравнить кинетики нескольких альтернативных схем.
   2. изучить поведение отдельной элементарной реакции в составе различных процессов.
   3. методом оптимизации получить уточнённые характеристики изучаемой элементарной реакции.

TODO

Кинетическая схема. Даёт общее описание процесса. Вводит имена реагентов и набор элементарных реакций, в которые реагенты вступают. ABC Kinetics использует формат такого описания максимально приближенный к нотации, принятой в стандартной практике химической кинетики. Подробнее синтаксис написания схем рассматривается далее. Здесь приведём лишь простой пример:

2 HNO₃ →  H₂NO₃⁺ + NO₃⁻
H₂NO₃⁺ →  H₂O + NO₂⁺
NO₂⁺ + C₆H₅-CH₃ → p-NO₂-C₆H₄-CH₃ + H⁺
...etc...

Конкретный вариант протекания процесса характеризуется добавочной параметризацией: набором начальных концентраций реагентов и констант элементарных реакций¹⁾. Для таких наборов параметров Схемы (Schema) введём термин: Вариант_Схемы (Schema_Instance).

Параметрами кинетической схемы мы называем начальные концентрации реагентов и константы (коэффициенты) элементарных реакций. Кроме этого, у нас могут появляться и дополнительные параметры, величины, с помощью которых будут вычисляться значения вышеупомянутых типов параметров. Так, к примеру, в схему (в запись реакций) мы можем добавить в качестве "фиктивного реагента" величину выделяющегося в элементарной реакции тепла (и, далее, использовать её для расчёта температуры).

Отметим, что любому параметру может быть присвоено символьное (математическое) выражение²⁾, оно будет использовано динамически при решении системы дифференциальных уравнений, а не только для вычисления стартового значения. Исключение (очевидное): параметр, подлежащий оптимизации в рамках обратной кинетической задачи, будет рассматриваться как числовой.

Можно выделить 3 уровня параметров, в соответствии с вышеприведёнными вариантами моделирования. Это должно быть наглядно отражено в пользовательском интерфейсе.

1. локальные параметры; это значения, параметризующие единичный вариант расчёта (Schema Instance).
2. глобальные параметры; это значения, объявленные на уровне схемы
3. "суперглобальные" (superglobal); параметры, относящиеся ко всем единовременно обрабатываемым схемам

Иерархия следующая: локальным параметрам по умолчанию соответствует пометка "наследуемое значение"; при этом в расчётах будет использовано глобальное значение. Наоборот, при явном задании значения локального параметра, глобальное значение будет игнорироваться при обработке данного варианта схемы (Schema Instance). То же самое верно и уровнем выше, в отношении глобальных и суперглобальных значений.