ВВЕДЕНИЕ 5
1 Литературный обзор 6
1.1 Ферриты 6
1.2 Методы получения ферритов 6
1.2.1 Керамический метод 6
1.2.2 Метод термического разложения солей 7
1.2.3 Метод соосаждения углекислых солей 8
1.2.4 Метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза .. 8
1.3 Методы моделирования 9
1.3.1 Химические и физические процессы, протекающие в волне горения 9
1.3.2 Моделирование с помощью дифференциальных уравнений 10
1.3.3 Моделирование с помощью клеточных автоматов 11
1.4 Выбор среды разработки программы 12
2 Практическая часть 14
2.1 Блок-схемы основных процессов 14
2.1.1 Блок-схема программы 14
2.1.2 Блок-схема процесса распределения температуры 15
2.1.3 Блок-схема процесса диффузии 17
2.1.4. Блок-схема процесса горения 19
2.2 Тестирование 21
2.2.1 Тестирование процесса теплообмена 21
2.2.2 Тестирование процесса диффузии 23
2.2.3 Тестирование процесса горения 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 32
В настоящее время в радиотехнике, радиоэлектронике и вычислительной технике широко применяются ферритовые материалы. На сегодняшний день существует несколько методов получения ферритов промышленным путем. Среди них: метод термического разложения солей, метод совместного осаждения углекислых солей, керамический метод (наиболее распространенный в промышленности) и метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [1 - 3]. Последний выделяется на фоне остальных относительной простотой методики и небольшими затратами энергии. Это связано с тем, что при синтезе ферритов методом СВС отсутствует необходимость продолжительной подачи тепла из внешних источников. Это делает метод СВС наиболее выгодным методом получения ферритовых материалов одновременно с экономической и экологической точек зрения.
Исторически сложилось, что синтез новых ферритовых материалов проводится путем проб и ошибок. Это связано с тем, что ферриты, полученные одним из вышеописанных способов, как правило, обладают достаточно низкой воспроизводимостью свойств. То есть, конечный результат синтеза не всегда с достаточной степенью точности соответствует теоретическим расчетам, в соответствии с которыми этот синтез проводится. Следовательно, оттачивание методики производства новых ферритовых материалов требует больших затрат на энергию и материалы.
Исходя из вышесказанного, перед данной работой поставлена цель - создать адекватную математическую модель, описывающую процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ферритов. Для этого потребовалось решить следующие задачи: определить ключевые процессы, протекающие в волне горения, выбрать подходящий вид математической модели, описать ключевые процессы с помощью выбранной математической модели, написать код программы в соответствии с составленной математической моделью.
В результате работы:
проведен литературный обзор по различным методам получения ферритов и методам математического моделирования;
определены ключевые процессы, протекающие в волне горения;
выбрана модель клеточных автоматов;
разработаны численные алгоритмы процессов теплообмена, диффузии и химических процессов, протекающих в волне горения;
написан код программы, моделирующей процессы теплообмена, диффузии и горения, на языке С++;
проведено тестирование программы.
В дальнейшем планируется пересмотреть процесс горения, чтобы сделать возможной работу с более сложными реакциями преобразования реагентов в ферриты.
Результаты работы представлены на:
Четвертом Российско-Белорусском семинаре «Углеродные наноструктуры и их электромагнитные свойства», Томск, 21 - 24 апреля 2019 г.,
XXIV Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР», Томск, 22 - 24 мая 2019 г.;
XVII Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов «СНИИ - 2020», Томск, 11 - 15 мая 2020 г.
и опубликованы в сборниках:
Воронин И.А. Разработка алгоритма численного моделирования процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / И.А. Воронин, О.А. Доценко. // Углеродные наноструктуры и их электромагнитные свойства. Труды Четвертого Российско-Белорусского семинара.. - Томск: Изд-во НТЛ, 2019. С. 71 - 73.
Воронин И.А. Разработка математической модели самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ферритов / И.А. Воронин. // Научная сессия ТУСУР-2019: материалы Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 22-24 мая 2019 г. Часть 2. - Томск: В-Спектр, 2019. С. 231 - 233.
