Исследование математической модели производства биогаза из растительного сырья

Abstract

Описывается и анализируется математическая модель технологического процесса производства биогаза из растительного сырья. В основе математической модели лежит нелинейная система дифференциальных уравнений, описывающая три основополагающих процесса: гидролиз исходного субстрата; метаногенез — образование биогаза из продуктов первичного разложения органического сырья под действием специфических анаэробных микроорганизмов; динамика роста и разложения микробной биомассы, необходимой для протекания процессов анаэробного брожения. За основу взята известная стехиометрическая модель производства биометана В.А. Вавилина, произведена ее модификация для случая проточного биореактора. Цель работы — исследование устойчивости стационарных решений нелинейной системы дифференциальных уравнений. Задача решается путем линеаризации уравнений на стационарных решениях. Проведено качественное исследование поведения фазовых кривых с помощью собственных чисел матрицы линеаризованной системы. Проведенное исследование позволит осуществить численную оптимизацию принципиальных параметров модели, определяющих соответствующий технологический процесс. DOI 10.14258/izvasu(2018)1-23

Keywords

• математическая модель
• дифференциальные уравнения
• устойчивость
• растительное сырье
• биогаз