Extracting the mechanisms and kinetic models of complex reactions from atomistic simulation data

动能 基本反应 反应速率常数 化学反应 反应速率 燃烧 计算机科学 生物系统 还原(数学) 化学 统计物理学 计算化学 热力学 物理化学 动力学 数学 物理 经典力学 生物 催化作用 生物化学 几何学
作者
Yanze Wu,Huai Sun,Liang Wu,Joshua D. Deetz
出处
期刊:Journal of Computational Chemistry [Wiley]
卷期号:40 (16): 1586-1592 被引量:24
标识
DOI:10.1002/jcc.25809
摘要

Determining reaction mechanisms and kinetic models, which can be used for chemical reaction engineering and design, from atomistic simulation is highly challenging. In this study, we develop a novel methodology to solve this problem. Our approach has three components: (1) a procedure for precisely identifying chemical species and elementary reactions and statistically calculating the reaction rate constants; (2) a reduction method to simplify the complex reaction network into a skeletal network which can be used directly for kinetic modeling; and (3) a deterministic method for validating the derived full and skeletal kinetic models. The methodology is demonstrated by analyzing simulation data of hydrogen combustion. The full reaction network comprises 69 species and 256 reactions, which is reduced into a skeletal network of 9 species and 30 reactions. The kinetic models of both the full and skeletal networks represent the simulation data well. In addition, the essential elementary reactions and their rate constants agree favorably with those obtained experimentally. © 2019 Wiley Periodicals, Inc.
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