О научно-исследовательской работе

Научное направление кафедры связано с системным анализом и разработкой новых подходов к математическому моделированию и оптимизации сложных химических и биохимических процессов, созданием лабораторных комплексов для дистанционного обучения.

Направления научных исследований кафедры:

1. Математическое моделирование и оптимизация биокаталитических процессов в микрореакторах с использованием методов интервального анализа.

В рамках исследования биокаталитического процесса разработана трехмерная геометрическая модель микрореактора. Предложенный подход к моделированию учитывает закономерности микрофлуидики, биохимические эффекты (рост биомассы и анаэробные превращения этилового спирта), а также поверхностные явления адсорбции-десорбции, сопровождающие протекание биохимических процессов с цельными клетками. Разрабатываемый комплекс программ предназначен для изучения взаимосвязей параметров процесса в микрореакторе. Программный комплекс реализует метод Морриса и прямой метод анализа влияния неопределенности параметров на результаты моделирования химических превращений в микрореакторах. В рамках этого подхода будет показана и объяснена корреляционная взаимосвязь между параметрической чувствительностью, интервальной неопределенностью и диапазоном возможных изменений параметров каталитического процесса в микрореакторах.

2. Дистанционный обучающий программный комплекс для исследования характеристик реакторов непрерывного действия.

Дистанционный обучающий программный комплекс на основе экспериментов, реализуемых в реальном масштабе времени в Институте технической химии г.Дрездена (ФРГ), позволяет исследовать влияние входных параметров на распределение частиц в реакторе и в зависимости от режима течения среды и типа реактора осуществить научно обоснованный выбор математического описания процесса. Разрабатывается алгоритмическая структура дистанционного (между СПбГТИ(ТУ) и ТУ г.Дрездена) комплекса программ для проведения лабораторных работ и практических занятий со студентами.

3. Математическое моделирование и управление процессом модифицирования поверхности полимерных материалов в плазме высокочастотного разряда.

Теоретическим и экспериментальным путем исследуется распределение температуры в плазмохимическом реакторе высокочастотного разряда. Разработан способ управления процессом модифицирования (изменения свойств) поверхности полимерных материалов в плазме высокочастотного разряда, обеспечивающий прецизионную настройку температурного режима разряда. Разрабатываются алгоритмы и структуры систем управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов в плазме высокочастотного разряда, использующие процедуру вычисления текущей температуры поверхности полимера в режиме реального времени.

4. Иерархический подход к математическому моделированию сложных реакционных систем.