Пакет геохимического моделирования GEM-Selektor: библиотека TSolMod и интерфейс данных для многокомпонентных фазовых моделей

Разработка высокоточного и вычислительно эффективного программного обеспечения на основе минимизации энергии Гиббса (GEM) позволяет термодинамически моделировать геохимически реалистичные процессы взаимодействия подземных жидкостей и пород. Это требует учета неидеальных многокомпонентных многоп фазных систем, включающих отразреженные до концентрированных водные электролитные растворы, минералогические твердые растворы, сверхкритические флюиды, силикатные и металлические расплавы, а также фазы сорбции и ионного обмена. Прогнозирование устойчивости и термодинамических свойств неидеальных фаз растворов в широких диапазонах давлений и температур требует использования теоретически обоснованных и достаточно точных уравнений состояния и моделей активности в рамках GEM. Разнообразие таких моделей требует новой, гибкой и вычислительно эффективной архитектуры кода, поддерживающей широкий спектр моделей неидеального смешения с различной математической структурой и входными данными. В настоящей работе мы представляем библиотеку классов TSolMod на C++ для уравнений состояния и моделей активности, реализованную в решателе геохимического равновесия GEMS3K в составе пакета GEM-Selektor (http://gems.web.psi.ch). Ключевые особенности библиотеки TSolMod включают универсальную и гибкую настройку параметров моделей, вычислительно эффективный обмен данными с алгоритмом GEM и простую расширяемость за счет любых новых моделей смешения. Текущая версия TSolMod содержит всесторонний набор моделей для флюидов, газов, жидких и твердых растворов, представляющих интерес для геохимии, петрологии, материаловедения и химической инженерии.