Пленарные доклады

 

Методы in silico скрининга пористых материалов для задач газоразделения

Автор:  к.ф.-м.н. Иван Васильевич Гренев

В данном докладе рассмотрены методы и подходы проведения in silico cкрининга кристаллических пористых материалов для выделения легких компонент из газовых смесей. На примере широкомасштабного скрининга для более 10000 пористых металл-органических координационных полимеров (МОКП) с использованием методов Монте-Карло моделирования в большом каноническом ансамбле и молекулярной динамики продемонстрирован алгоритм поиска наиболее эффективных адсорбентов для задачи извлечения гелия из природного газа. Анализ взаимосвязей между химическим составом МОКП структур и их эффективностью в процессах газоразделения показал, что атомы металлов влияют на адсорбционные характеристики в первую очередь через формирование топологии пористой структуры, а не через вклад в межмолекулярное взаимодействие адсорбат-адсорбент. По этой причине алгоритм поиска эффективных МОКП для процесса адсорбционного извлечения гелия из природного газа должен, в первую очередь, строиться на подборе пористых материалов с оптимальными структурными параметрами. В работе предложен набор из 6 структурных параметров, характеризующих пористые материалы, и для каждого параметра определены оптимальные диапазоны значений. С помощью in silico скрининга удалось впервые продемонстрировать, что в случае мембранного разделения поиск МОКП одновременно селективных по отношению к азоту и метану более перспективен, чем поиск He-селективных материалов для извлечения гелия из природного газа. Полученные результаты были успешно применены при разработке отечественного сорбента для задачи тонкой очистки He. Разработанный алгоритм скрининга может быть использован для поиска эффективных пористых материалов для выделения легких компонент из газовых смесей, в том числе и для получения чистого водорода из водород содержащих смесей.

---

 

 

Оценка применимости аналитических моделей с помощью вычислительного эксперимента на примере течения Пуазеля в шероховатых трещинах

Автор:  д.ф.-м.н. Василий Николаевич Лапин

В докладе на примере простой и широко известной задачи о течении Пуазейля в плоском канале приведены примеры результатов использования математической модели вне области ее применимости. Также описаны некоторые методы расширения этой области на основе аналитических решений, лабораторного или вычислительного эксперимента. В частности, приведен обзор описанных в литературе модификаций решения задачи о течении Пуазейля для случая шероховатых стенок, характерного для задач движения жидкости в искусственных трещинах и трещиноватых средах. С помощью вычислительного эксперимента продемонстрирована ограниченность области применимости нескольких таких модификаций и показана важность такого простейшего шага как оценка погрешности при численном моделировании.

---