Компьютерное моделирование диффузии в смеси идеальных газов с учетом зависимости коэффициента диффузии от энтропии смешения в программном комплексе Wolfram Mathematica

Цели. Целью работы является компьютерное моделирование диффузии в смеси идеальных газов с учетом зависимости коэффициента диффузии от энтропии смешения согласно модели, предложенной одним из авторов статьи, в программном комплексе Wolfram Mathematica.

Методы. Для численного решения одномерной задачи использовалась встроенная функция NDSolveValue в Wolfram Mathematica и решатель, заданный по умолчанию; для численного решения двумерной задачи – та же функция, для которой в качестве решателя был задан метод прямых. Результаты. Получены результаты компьютерного моделирования диффузии в смеси идеальных газов с учетом зависимости коэффициента диффузии от энтропии смешения для двух задач в одномерной постановке и одной задачи в двумерной постановке.

Заключение. Проведенные исследования и полученные решения при компьютерном моделировании диффузии в смеси идеальных газов с учетом зависимости коэффициента диффузии от энтропии смешения свидетельствуют о том, что для решения задач в области компьютерного моделирования смешения газов в современных программных средствах может применяться математическая модель, альтернативная популярным современным моделям, основанным на описании гидродинамических свойств газов и энтальпии смешения, а также другим энтропийным моделям.

1. Драганов, Б. Х. Динамика диффузии вредных выбросов в атмосфере / Б. Х. Драганов // Альтернативная энергетика и экология. - 2014. - № 15(155). - С. 122-125.

2. Прохоров, А. В. Диффузионная модель распространения выбросов в атмосфере / А. В. Прохоров // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2010. - № 12. - С. 61-62.

3. Гринчик, Н. Н. Диффузия в смеси идеальных газов с учетом зависимости коэффициента диффузии от энтропии смешения / Н. Н. Гринчик, Г. М. Заяц // XXI Междунар. науч. конф. по дифференциальным уравнениям (Еругинские чтения-2023), Могилев, 23-27 мая 2023 г. : материалы конф. : в 2 ч. - Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2023. - Ч. 2. - С. 81-83.

4. Гиббс, Дж. В. Термодинамические работы : пер. с англ. / Дж. В. Гиббс. - М.-Л. : Гостехиздат, 1950. - 492 c.

5. Эйнштейн, А. Собрание научных трудов : в 4 т. / А. Эйнштейн. - М. : Наука, 1966. - Т. 3. - 632 c.

6. Elizarova, T. Numerical simulation of shock wave structure in nitrogen / T. Elizarova, A. Khokhlov, S. Montero // Physics of Fluids. - 2007. - Vol. 19, no. 6. - Р. 068102.

7. Roj, E. CFD study of gas mixing efficiency and comparisons with experimental data / E. Roj, M. Dmoch // 17th European Symp. on Computer Aided Process Engineering (ESCAPE17), Bucharest, Romania, 27-30 May 2007. - Elsevier, 2007. - Vol. 24. - P. 509-514.

8. Numerical insights into gas mixing system design for energy conversion processes / M. Klevs, G. Zageris, A. A. Ziemelis [et al.] // Latvian Journal of Physics and Technical Sciences. - 2023. - No. 6. - P. 44-59.

9. Яворский, Б. М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, А. К. Лебедев ; науч ред. А. К. Лебедев. - 8-е изд., перераб. и испр. - М. : Оникс, 2006. - 1056 с.

10. Киселев, А. П. Основы общей химии. Ч. 2. Термодинамика и кинетика химического процесса : учеб. пособие / А. П. Киселев, А. А. Крашенинников. - СПб. : Балт. гос. техн. ун-т, 2003. - 116 с.

11. Клинов, А. В. Молекулярное моделирование коэффициентов диффузии газов в полимерах / А. В. Клинов, И. П. Анашкин, Л. Р. Минибаева // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - № 19. - С. 57-59.

12. Паскарь, С. Ю. Аномальная диффузия идеального газа в геологической среде с флуктуирующими свойствами / С. Ю. Паскарь // Нефть и газ-2020 : сб. тр. 74-й Междунар. молодежной науч. конф., Москва, 28 сент. - 2 окт. 2020 г. - М. : Рос. гос. ун-т нефти и газа (Нац. исслед. ун-т) имени И. М. Губкина, 2020. - С. 296-302.