Аннотация: Предметом исследования является идентификация кластерной системы в целом при компьютерном имитационном моделировании процесса кластер-кластерной агрегации. Объектом исследования является компьютерная имитационная модель образования-разрушения макромолекулярных кластеров для тяжелой нефти и остаточных продуктов переработки нефти. Автор подробно рассматривает такие аспекты темы как, построение значимых показателей для идентификации кластерной системы для имитационной модели кластер-кластерной агрегации. Рассмотрены два вида показателей – среднее статистическое рассеяния, характеризующее степень однородности кластеров и энтропии кластерной системы, характеризующая степень упорядоченности кластерной системы. Методика исследования основывается на проведении вычислительного эксперимента при различных значениях управляющих параметров модели и последующем статистическом анализе рассматриваемых показателей. Оценка качества интегральных показателей идентификации кластерной системы выполнена по критерию минимума коэффициента вариации и проверке статистических гипотез о значимом различии показателей при изменении управляющих параметров модели. По результатам вычислительных экспериментов для показателя статистического рассеяния по критерию минимума коэффициента вариации определена лучшая метрика – «коэффициент дивергенции». Показатели статистического рассеяния и энтропии кластерной системы позволяют проводить количественный анализ макроскопической структуры нефтяных систем путем имитационного моделирования роста кластеров при изменении физико-химических свойств рассматриваемой нефтяной системы и технологических параметров протекания процесса.
В вычислительных экспериментах, моделирующих процесс термического крекинга и последующего термоконденсирования высококипящих фракций углеводородов нефти, установлены технологические параметры процесса, приводящие к росту мелких кластеров плотной структуры, и, наоборот, к крупным кластерам и менее плотной структуры. Указанные закономерности важны при последующем использовании крекинг остатков как сырья для получения нефтяного кокса заданной структуры для производства углеродной продукции.

Abstract: The subject of the research is the identification of the cluster system in general during computer simulation of the cluster-cluster agregation process. The object of the research is the computer simulation model of formation/destruction of macromolecular clusters heavy oil and reisual oil products. The researcher examines such aspects of the topic as developing significant indicators for identifying the cluster system for the cluster-cluster agregation simulation model. The author analyzes two kinds of indicators, average statistical dispersion that characterizes homogeneity of clusters, and entropy of the cluster system that characterizes the order of the cluster system. The research method is based on the numerical experiment involving various managing parameters of the model and following statistical analysis of indicators under review. Evaluation of the quality of the cluster system identification integral indicators is performed based on the minimum criterion of the variation ratio and verification of statistical hypotheses about a significant difference between indicators when changing managing parameters of the model. Based on the results of the numerical experiment a so called 'divergence ratio' has been defined as the best metrics for the statistical dispersion indicator depending on the minimum criterion. The statistical dispersion indicator and the indicator of the cluster system entropy allow to perform a qualitative analysis of the macroscopic structure of oil systems by the means of simulating the growth of clusters when chaging physical and chemical properties of the gas system as well as technological parameters of the industrial process. For numerical experiments simulating the process of the thermal cracking and following thermocondensation of high-boiling fractions of petroleum hydrocarbons the author has defined technological parameters that trigger the growth of minor clusters with dense structures and, on the contrary, major clusters with less dense structures. The patterns described by the author are important for further usage of cracking residuals as the raw material for manufacturing petroleum coke with the set structure in the carbonic industry.