1.4. Алгоритм расчета системы уравнений (1)–(3)
Математическая модель (1)–(3) представляет собой систему дифференциальных уравнений в частных производных. При переходе к дискретной модели использовался интегро-интерполяционный метод, который обеспечивает выполнение условий сохранения тепла и массы. В результате была получена нелинейная по правой части система алгебраических уравнений. Ввиду нелинейности полученной системы при решении был применен итерационный процесс. На каждой итерации для нахождения решения использовался метод прогонки [7, 8]. Разработанный алгоритм реализован в программном обеспечении пакета «Реактор».
1.5. Интерфейс для ввода параметров и вывода полученных результатов расчетов
Пакет «Реактор» предназначен для получения стационарных решений процессов, протекающих в реакторах с неподвижным слоем катализатора различных типов и исследования закономерностей изменения профилей температуры и концентраций по высоте и радиусу реактора.
Интерфейс пакета «Реактор» позволяет быстро осуществлять ввод параметров и получать наглядное представление результатов на экране в виде графиков и таблиц, что особенно важно для проведения серийных расчетов при варьировании большого числа параметров (рис. 2).
Пакет позволяет рассчитывать основные численные характеристики процесса и получать решения в виде двумерных графиков температуры, концентраций и степени превращения ключевого компонента по длине и радиусу слоя катализатора для адиабатических, многослойных и трубчатых реакторов.
Все результаты, включая начальные параметры, хранятся в базе данных пакета в виде вариантов и автоматически сохраняются при каждом изменении. Благодаря этому можно быстро получить доступ к нужному варианту, а при необходимости легко получить доступ к нужной информации через запрос к базе данных, например из Excel. Пакет рассчитан на работу в операционных системах Windows, поддерживающих русскую кодовую страницу. На рис. 3 приведена функциональная схема пакета «Реактор».
Общая схема работы с программой состоит из следующих этапов.
Выбор или создание варианта параметров.
Внесение необходимых изменений.
Получение решения.
Просмотр и анализ полученных результатов.
Параметры и результаты работы автоматически сохраняются в базе данных в виде вариантов и не требуют от пользователя каких-либо специальных действий. Таким образом, можно получить доступ к результатам, не пересчитывая вариант заново. При
Рис. 2. Схема пакета «Реактор» для расчета процессов в неподвижном слое катализатора
необходимости можно извлечь результаты из базы данных в файл или книгу Excel или получить их во время счета из базы данных с помощью запроса. При изменении параметров варианта доступ к его результатам блокируется программой до тех пор, пока не будет выполнен счет варианта заново. Аналогичная ситуация происходит и для нового варианта, у которого ещё нет результатов.
Рис. 3. Функциональная схема пакета «Реактор»
1 управление пакетом, ввод/вывод информации; 2 передача параметров варианта, запуск счетного модуля задачи; 3 расчет варианта задачи, получение численного решения; 4 сохранение результатов в базе данных; 5 хранение информации, выборка информации по запросу.