刚性化学反应系统微观随机模拟的SSA/tau-leaping混合算法研究

摘要

化学反应的微观过程是由分子热运动引起的大量随机、离散的反应碰撞事件构成的.宏观、连续的反应动力学方法无法正确预测微观尺度反应过程的真实行为,根据需要应该采用微观的粒子模拟方法或反应动力学的随机模拟方法.相对于粒子模拟方法,随机模拟方法能够更为高效地模拟均匀搅拌系统的微观反应过程.本文对于燃烧等存在刚性的反应系统.提出一种反应事件驱动(SSA)和时间步驱动(tau-leaping)的混合随机模拟算法.研究发现,通过采用混合算法以及对tau-leaping的时间步长的优化处理,在保证精度的前提下大幅提升了随机模拟方法计算预混自燃等刚性反应问题的效率.