ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ «ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ» И СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА ГИББСА

Рассматривается понятие имитационного моделирования, в том числе на основе «первых принципов» и метода Монте-Карло. Дан анализ развития термодинамической теории и молекулярной кинетики на основе трудов Л. Больцмана, Д. Максвелла, Дж.В. Гиббса. Представлено сжатое изложение основных идей статистической механики Гиббса и выводы соотношений между энергией, энтропией и работой на основе статистических ансамблей. Показана аналогия между этими уравнениями и классическими (макроскопическими) уравнениями термодинамики.  Рассмотрены основные принципы создания имитационной модели гравитационного сепаратора в колонном струйно-эмульсионном реакторе. Представлен алгоритм реализации задач имитационного моделирования и удобный графический интерфейс. Приведены примеры компьютерных экспериментов на имитационной модели, имеющие важное значение для управления содержанием углерода в металле.

1. Новожилов Б.В. Метод Монте-Карло. – М.: Знание, 1966. – 48 с.

2. Dunn W.L., Shultis J.K. Exploring Monte Carlo methods. – Elsevier, 2011. – 398 p.

3. Kroese D.P., Taimre T., Botev Z.I. Handbook of Monte Carlo methods. – Wiley, 2011. – 743 p.

4. Kroese D.P., Brereton T., Taimre T. et al. Why the Monte Carlo method is so important today // WIREs Comput Stat 6. 2014. P. 386 – 392.

5. Tsymbal V.P., Sechenov P.A., Olennikov A.A., Pavlov V.V. Simulation modeling of interaction of dispersed particles in the jet-emulsion unit and gravitational separation // Chernye Metally. 2016. No. 6 (1014). P. 54 – 60.

6. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic. – СПб: БХИ-Петербург, 2009. – 400 с.

7. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хао-са: Новый диалог человека с природой / Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1986. – 432 с.

8. Gibbs J. Willard. Elementare grundlagen der statistischen mechanik entwickelt besonders im hinblick auf rationelle begrunding der ter-modinamik. – Deutsch bearbeitet von Zermelo, Leipzig, A. Barth, 1905.

9. Гиббс Дж.В. Основные принципы статисти-ческой механики, излагаемые со специаль-ным применением к рациональному описа-нию термодинамики / Пер. с англ. К.В. Ни-кольского. – М.-Л.: ОГИЗ, Государственное издательство технической литературы, 1946. – 203 с.

10. Гиббс Дж.В. Термодинамика. Статистиче-ская механика. – М.: Наука, 1982. – 584 с.

11. Цымбал В.П. Математическое моделирова-ние сложных систем в металлургии: учеб-ник для вузов. – Кемерово-Москва: Издательское объединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат – АСТШ, 2006. – 431 с.

12. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. – М.: Мир, 1979. – 512 с.

13. Процесс СЭР – металлургический струйно-эмульсионный реактор / В.П. Цымбал, С.П. Мочалов, И.А. Рыбенко и др. – М.: «Метал-лургиздат», 2014. – 488 с.

14. Tsymbal V.P., Mochalov S.P., Shakirov K.M. Controlling the composition of the metal in the direct reduction of dust-sized materials and waste products in a jet-emulsion reactor // Springer Journals. 2015. Vol. 59. P. 119 – 125.

15. Metropolis N., Ulam S. The Monte Carlo method // J. Amer. statistical assoc. 1949. Vol. 44. No. 247. P. 335 – 341.

16. Сеченов П.А. Математическое моделирование диссипативных структур в колонном струйно-эмульсионном реакторе: Автореф. дис… канд. техн. наук: 05.13.18. – Новокузнецк: 2018. – 17 с.