Труды КНЦ (Технические науки вып. 7/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 7. С. 112-122. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 7. P. 112-122. Научная статья УДК 519.633:539.219.3 doi:10.37614/2949-1215.2023.14.7.012 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОДОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ С КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ Юрий Васильевич Заика1в, Наталья Ивановна Родченкова 2 12Институт прикладных математических исследований Карельского научного центра Российской академии наук, Петрозаводск, Россия 1zaika@krc.karelia.ruB, https://orcid.org/0000-0002-8970-5650 2nirodchenkova@krc.karelia.ru, https://orcid.org/0000-0002-1557-1768 Аннотация В работе представлена нелинейная модель водородопроницаемости сплавов для мембранных технологий выделения особо чистого водорода. Учитываются не только диффузия в объеме материала, но и физико­ химические процессы на поверхности: адсорбция, десорбция и относительно быстрое растворение. Для моделирования водородопроницаемости с динамическими граничными условиями и коэффициентом диффузии, зависящим от концентрации, разработаны итерационный вычислительный алгоритм и программное обеспечение в среде Scilab. Ключевые слова: водородопроницаемость, численное моделирование, нелинейные краевые задачи, разностные схемы Благодарности: исследование выполнено в рамках государственного задания Института прикладных математических исследований Карельского научного центра Российской академии наук от Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, тема научно-исследовательской работы — «Методы и алгоритмы анализа динамики систем со структурными изменениями и нелинейными краевыми условиями» (регистрационный номер 121031 800068 - 6 ). Для цитирования: Заика Ю. В., Родченкова Н. И. Численное моделирование водородопроницаемости с концентрационной зависимостью коэффициента диффузии // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Информационные технологии. 2023. Т. 14, № 7. С. 112-122. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.7.012. Original article NUMERICAL MODELING OF HYDROGEN PERMEABILITY WITH CONCENTRATION-DEPENDENT DIFFUSION COEFFICIENT Yury V. Zaika1B, Natalia I. Rodchenkova 2 12Institute o f Applied Mathematical Research of the Karelian Research Centre o f the Russian Academy o f Sciences, Petrozavodsk, Russia 1zaika@krc.karelia.ruB, https://orcid.org/0000-0002-8970-5650 2nirodchenkova@krc.karelia.ru, https://orcid.org/0000-0002-1557-1768 Abstract The paper presents a nonlinear mathematical model of alloys hydrogen permeability for membrane technologies of high-purity hydrogen production. Diffusion processes in the material bulk are taken into account as well as physical and chemical phenomena at the surface: adsorption, desorption and relatively fast dissolution. The iterative computational algorithm and software in Scilab have been developed to model the hydrogen permeability with dynamic boundary conditions and concentration-dependent diffusion coefficient. Keywords: hydrogen permeability, numerical modeling, nonlinear boundary-value problems, difference schemes Acknowledgments: the study was carried out within the framework of the Institute of Applied Mathematical Research of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, research topic “Methods and algorithms for analyzing the dynamics of systems with structural changes and nonlinear boundary conditions” (registration number of the research topic 121031800068-6). For citation: Zaika Yu. V., Rodchenkova N. I. Numerical modeling of hydrogen permeability with concentration-dependent diffusion coefficient // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Information Technologies. 2023. Vol. 14, No. 7. P. 112-122. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.7.012. © Заика Ю. В., Родченкова Н. И., 2023 112