PHƯƠNG PHÁP SỐTRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Bài Giảng Phương Pháp Số TRong CNHH

PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Mã học phần: CH3454

TS Nguyễn Đặng Bình Thành

BM:Máy & TBCN Hóa chất

Numerical Methods in Chemical Engineering

MỞ ĐẦU

Phương pháp số được dùng để phân tích và giải gần đúng các bài toán với sai số nằm

trong giới hạn cho phép.

…bởi vì hầu hết các bài toán khoa học kỹ

thuật đều không có các lời giải chính xác.

Phương pháp số thường được bắt đầu từ việc xây dựng mô hình, lựa chọn thuật toán, và

MỞ ĐẦU

Phương pháp số có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như: Thiên văn học, nông nghiệp, kiến trúc, …

Và tất nhiên rất quan trọng trong kỹ thuật.

MỞ ĐẦU

Phương pháp số trong Kỹ thuật hóa học:

Mô tả bằng toán học các quá trình và và thiết

bị trong công nghệ hóa học.

Tính toán thiết kế các quá trình và thiết bị

hoạt động trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học.

Tính toán tối ưu hóa các điều kiện làm việc và kết cấu các thiết bị hóa chất.

Xác định các hằng số thực nghiệm bằng

phương pháp hồi quy.

NỘI DUNG

Chương 1 Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình.

Chương 2 Phương pháp tính tích phân

Chương 3 Phương trình và hệ phương trình

vi phân

Chương 4 Tối ưu hóa

1.1.1 Giải hệ phương trình tuyến tính bằng phương

pháp Gauss và phương pháp nghịch đảo ma trận

1.1.2 Ứng dụng để tính toán cân bằng vật chất của hệ

NỘI DUNG

Chương 2 Phương pháp tính tích phân

2.1 Tính tích phân xác định bằng phương pháp hình thang

2.2 Tính tích phân xác định bằng phương pháp Simpson

2.3 Ứng dụng

2.3.1 Tính toán tháp chưng luyện

2.3.2 Tính toán tháp hấp thụ

NỘI DUNG

Chương 4 Tối ưu hóa

4.1 Tìm cực trị hàm một biến: phương pháp điểm vàng, phương pháp gradien

4.2 Tìm cực trị hàm nhiều biến: phương pháp

gradien, phương pháp đơn hình

4.3 Cực trị có ràng buộc: phương pháp hàm phạt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Sổ tay quá trình và công nghệ hóa chất T1, 2, NXB KHKT, 2004

[2] Nguyễn Bin Các quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất T1, 2, 3, NXB KHKT, 2001

Ngôn ngữ lập trình

Có nhiều ngôn ngữ lập trình có thể ứng dụng để tính toán các quá

trình công nghệ hóa học:

Matlab; C; C++; Visual Basic; Delphi;

Pascal; …

Các phầm mềm ứng dụng khác trong công nghệ hóa học: Aspen Plus;

gProms; …

Ngôn ngữ lập trình

Tìm hiểu bản chất của quá trình và các ứng dụng các thuật toán

Do đó: Pascal được sử dụng chính trong môn học này!

Nhắc lại các kiến thức về lập trình Pascal

Cấu trúc chương trình

Nhắc lại các kiến thức về lập trình Pascal

Chương trình chính (Begin …End.)

Chú ý: Cần phải tuân thủ nghiêm ngặt trình tự!

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Khai báo theo kiểu

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Khai báo theo kiểu

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Khai báo theo kiểu

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Các loại chương trình con

Dùng chương trình con khi cần thực hiện một đoạn chương trình lặp đi lặp lại nhiều lần

Do đó: khi cần đến những đoạn chương trình như vậy thì chỉ cần gọi tên chương trình con đó

Thuận lợi:

-Chương trình chính đơn giản

-Mức độ khái quát hóa chương trình cao

-Dễ kiểm tra lỗi cho toàn bộ chương trình

-Thuận lợi cho người sử dụng

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Các loại chương trình con

Trong Pascal có hai loại chương trình con:

-Hàm (function)

Hàm chỉ trả lại một kiểu dữ liệu và một giá trị duy

nhất

-Thủ tục (procedure)

Thủ tục có thể trả lại nhiều kiểu dữ liệu khác nhau và

có thể trả lại nhiều giá trị

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Các loại chương trình con

Đằng sau “End” của chương trình con dùng dấu

“;” thay vì dấu “.” trong chương trình chính

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Các loại chương trình con

Nhắc lại kiến thức về lập trình Pascal

Các loại chương trình con

-Thủ tục (procedure) có tham trị và tham biến hình thức

Ví dụ áp dụng

Ví dụ 1

Cho dãy số thực x1, x2,…,xn

a) Hãy tính tổng S của dãy số trên

b) Tìm giá trị nhỏ nhất của dãy

Thuật toán?

a) Tính tổngi:=0;S:=0;

i:=i + 1; S:=S + x[i];

b) Tìm giá trị nhỏ nhấti:=1;

xmin:= một số rất lớn???

Nếu x[i] <= xmin thì xmin:=x[i];

i:=i+1;

Có cần chương trình con???

Ví dụ áp dụng

Ví dụ 2

yi = 2xi2 + 3xi – 7

Thuật toán?

a) Tính tổngi:=0;S:=0;

i:=i + 1; y[i]:=…;

S:=S + y[i];

b) Tìm giá trị nhỏ nhấti:=1;

Bài tập!!!

1) Thực hiện lại ví dụ 1 và ví dụ 2 bằng chương trình Pascal

2) Cho dãy số thực tăng dần x1, x2,…,xn

và một số thực xs.

Hãy xác định vị trí của xs trong dãy số trên, biết x1 < xs <xn