Modeling of Processes and Physico-Chemical Properties of Fluids in Near- and Supercritical Regions of State Parameters
Authors: Товбин Ю.К. 
Published: September 2024

Представлен обзор работ, посвященных моделированию процессов и физико-химических свойств флюидных систем в около- и сверхкритической областях параметров состояния. Обсуждается специфика сверхкритических флюидов  и их роль в технологических процессах различных типов. Приведен перечень неравновесных и равновесных процессов, к которым были привлечены методы математического моделирования. Неравновесные процессы сгруппированы как уравнения химической кинетики, гидродинамические модели и уравнения диффузии, а также описание распределений наночастиц и феноменологические модели. Равновесные модели охватывают существующий спектр трактовок экспериментальных данных от термодинамических до микроскопических моделей, обеспечивающих учет не идеальности реакционных систем, в том числе с привлечением метода молекулярной динамики и расчетов энергии методами квантовой химии. Наибольшее внимание в работах уделяется уравнениям состояния СК-флюидов и их моделированию на молекулярном уровне, отражающем многокомпонентность смесей и специфику взаимодействия компонентов, включая их асимметричность. В целом, выделяются две области приложений уравнений состояний — относящиеся к обширной области термодинамических параметров в широком диапазоне изменения давлений и температур вне области разреженного газа, и, собственно, к околокритической области. Реальные процессы реализуются вне околокритической области, внутри которой в системах с повышенной плотностью компонентов они заторможены. Для моделирования процессов в СК-флюидах предлагается единый подход, обеспечивающий самосогласованное рассмотрение равновесия и кинетики изучаемых процессов на основе молекулярного описания с помощью модели решеточного газа.

The review of the works devoted to modeling of the processes and physical — chemical properties is given. Specificity SCF and their role in technologies is discussed. The list of nonequilibrium and equilibrium processes in which methods of mathematical modeling have been involved is resulted. Nonequilibrium processes are grouped as the equation of chemical kinetics, hydrodynamic models and the diffusion equations,and also the description of distributions nanoparticles and phenomenological models. Equilibrium models cover an existing spectrum of treatments of experimental data from thermodynamic to the microscopic models providing the account of nonideal reactionary systems, and also with attraction of a method of molecular dynamics and energy calculations methods of quantum chemistry. The greatest attention in works is given to the equations of states for SCF and their modeling at the molecular level taking into account a presence of multicomponent mixes and specificity of interaction of components, including them asymmetry. As a whole, two areas of appendices of the equations of states concerning extensive area of thermodynamic parameters in a wide range of change of pressure and temperatures out of area of rarefied gas, and, actually, nearby-critical area are allocated. Real processes are realised out of nearby-critical area in which they are braked, in systems with the raised density of components. For modelling of processes in SCF the common approach providing self-agreement descriptions of equilibrium and kinetics of studied processes on the basis of the molecular description by means of the lattice-gas model is offered.