ВКР ФИТ НГУ Разработка цифрового двойника технологической установки получения углеводных добавок из биоорганического сырья

Пример модели реактора гидролиза на Си

Рассмотрим практический пример реализации математической модели процесса гидролиза:

// Модель кинетики гидролиза целлюлозосодержащего сырья
#include 

typedef struct {
    double concentration;    // концентрация субстрата, г/л
    double temperature;     // температура, К
    double pH;              // кислотность
    double reaction_rate;   // скорость реакции, г/л·ч
} ReactorState;

typedef struct {
    double activation_energy;  // энергия активации, Дж/моль
    double pre_exponential;    // предэкспоненциальный множитель
    double optimal_pH;         // оптимальный pH
    double pH_coefficient;     // коэффициент влияния pH
} KineticParameters;

double calculate_reaction_rate(ReactorState state, KineticParameters params) {
    // Уравнение Аррениуса с поправкой на pH
    double arrhenius = params.pre_exponential * 
                      exp(-params.activation_energy / (8.314 * state.temperature));
    
    // Поправка на отклонение pH от оптимального
    double pH_effect = exp(-params.pH_coefficient * 
                          pow(state.pH - params.optimal_pH, 2));
    
    return arrhenius * pH_effect * state.concentration;
}

void simulate_reactor_batch(ReactorState* state, KineticParameters params, 
                           double time_step, double total_time) {
    double current_time = 0.0;
    
    while (current_time < total_time) {
        // Расчет скорости реакции
        state->reaction_rate = calculate_reaction_rate(*state, params);
        
        // Интегрирование методом Эйлера
        state->concentration -= state->reaction_rate * time_step;
        
        // Учет тепловых эффектов (упрощенная модель)
        state->temperature += state->reaction_rate * 0.1 * time_step;
        
        current_time += time_step;
    }
}