Publication detail

Simulation and non-linear optimization of kinetic models for solid-state processes

Authors: Luciano Giorgio | Svoboda Roman

Year: 2024

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering

Publisher name: IOP Publishing LTD

Place: Bristol

Page from-to: 035014

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Simulace a nelineární optimalizace kinetických modelů pro procesy v pevném stavu	Numerické simulace a optimalizační metody se stále více používají v oblasti kinetické analýzy procesů v pevném stavu, jako je krystalizace sklovitých materiálů. Byla testována vlivnost přesnosti simulací (s dvěma hlavními faktory, jakými jsou počáteční hodnota rychlosti přeměny a hustota bodů) na kinetické zkreslení pro hlavní kinetické modely v pevném stavu: model nukleace-růst Johnson-Mehl-Avrami, model reakce řádu n, autocatalyzovaný model reakce řádu n, difuzní modely, modely smršťujícího se válce a smršťující se koule. Simulace byly prováděny pomocí vlastního softwaru založeného na řešiči počáteční hodnotové úlohy LSODA; hodnocení změn tvaru kinetických vrcholů bylo provedeno pomocí komerčního softwaru, který využívá standardizovaný multivariantní přístup ke kinetické analýze. Bylo zjištěno, že přesnost je ovlivněna především počáteční hodnotou rychlosti přeměny. U většiny testovaných kinetických modelů měla přesnost simulací nepatrný vliv na následně stanovené hodnoty aktivační energie, předexpozičního faktoru, integrované plochy kinetických vrcholů nebo hodnot určujících asymetrii kinetických exponentů modelů. Signifikantní vliv přesnosti simulace byl pozorován u modelů s aktivními autocatalytickými vlastnostmi, které byly identifikovány jako hlavní zdroj odchylek zavedených a šířených prostřednictvím simulace. Na rozdíl od předchozích výzkumů nelze odchylky tvaru simulovaných vrcholů spojovat výhradně s pozitivní asymetrií kinetických vrcholů.	Simulace; optimalizace; kinetický model; procesy v pevném stavu; asymetrie
eng	Simulation and non-linear optimization of kinetic models for solid-state processes	Numerical simulations and optimizations methods are increasingly used in the field of kinetic analysis of solid-state processes, such as the crystallization of glassy materials. The influence of the simulations accuracy (with the two main factors being the initial value of conversion rate and the density of points) on the kinetic distortions was tested for the major solid-state kinetic models: nucleation-growth Johnson-Mehl-Avrami model, nth order reaction model, autocatalyzed nth order reaction model, diffusion models, contracting cylinder and contracting sphere models. The simulations were performed using a self-developed software based on the LSODA initial-value-problem-solver; the evaluation of the changes in the shape of the kinetic peaks was done using a commercial software that utilizes a standardized multivariate kinetic analysis approach. The accuracy was found to be influenced mainly by initial value of conversion rate. For majority of the tested kinetic models, the simulation accuracy had negligible effect on the consequently determined values activation energy, pre-exponential factor, integrated area of the kinetic peaks, or the asymmetry-determining values of the models kinetic exponents. Significant influence of the simulation accuracy was observed for the models with active autocatalytic features, which were identified to be the main source of the deviations introduced and propagated through the simulation algorithm. Contrary to the previous research, the deviations of the simulated peaks shape cannot be associated solely with the positive asymmetry of the kinetic peaks.	numerical simulation; solid-state kinetics; LSODA; asymmetry

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links