Факультет Будівництво, архітектура та інфраструктура ( з 2022 року до факультету увійшли наступні кафедри : КТІ; КБВ; КАПЗБМ; КГВФ; КВМ; КЕЦБ)

Permanent URI for this community

http://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/16427

ENG: Faculty Construction, architecture and infrastructure

Browse

Now showing 1 - 20 of 74

Моделювання роботи водяної завіси для захисту працівників від термічного ураження
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2021) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Вергун, Оксана Олександрівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається оцінювання ефективності використання водяної завіси для зменшення ризику термічного ураження людей під час пожежі. Ставиться задача визначення температурних полів під час подачі води для охолодження повітря. Мета роботи − розроблення числової моделі для розрахунку процесу розповсюдження крапель води в повітрі, їх випарювання для зменшення температури нагрітого повітря внаслідок пожежі. Методика. Для математичного моделювання процесу поширення крапель води в повітрі, теплового забруднення повітря застосовуються конвективно-дифузійне рівняння масопереносу, рівняння енергії та рівняння, що описує рух ідеальної рідини (модель потенціальної течії). Модель потенціальної течії дозволяє швидко визначити поле швидкості повітряного потоку в областях, що мають складну геометричну форму. Для числового інтегрування рівняння конвективно-дифузійного масопереносу та рівняння енергії застосовуються неявні різницеві схеми розщеплення. Для побудови різницевого аналога моделювальних рівнянь використовується фізичне розщеплення базових рівнянь. Для розв'язання задачі аеродинаміки − визначення поля потенціалу швидкості та компонент вектора швидкості повітряного потоку застосовуються метод Річардсона та схема умовної апроксимації. Розроблено інженерну методику розрахунку процесу випарювання краплі води, що базується на законі Срезневського. Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель, що дозволяє методом обчислювального експерименту визначати ефективність використання водяної завіси для зменшення рівня теплового забруднення атмосферного повітря внаслідок пожежі. Числова модель базується на інтегруванні фундаментальних рівнянь аеродинаміки, тепломасопереносу. Модель враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на процес, який досліджується: рух нагрітого повітря, рух крапель води в повітрі, випарювання краплі тощо. Практична значимість. На базі побудованої моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє швидко визначати температурні поля в повітрі з використанням водяної завіси. Числова модель буде корисна для проведення обчислювальних експериментів з метою науково обгрунованого вибору місця розташування водяної завіси під час пожежі. Висновки. Створено комп’ютерну програму (код), що дозволяє методом обчислювального експерименту досліджувати ефективність використання водяної завіси під час пожежі. Розроблена комп’ютерна програма може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності. Наведені результати обчислювального експерименту.
Технологія очищення стічних вод в умовах космосу
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2021) Долина, Леонід Федорович; Нагорна, О. К.; Ждан, Юлія Олександрівна; Долина, Д. А.
UKR: Постановка проблеми. Система життєзабезпечення Міжнародної космічної станції обов’язково включає забезпечення екіпажу водою питної якості та очищення і знешкодження стічних вод. Вартість доставки води до МКС дуже висока, тому необхідно вдосконалювати технологічні схеми очищення стічних вод в умовах космосу з метою повторного використання води в повному замкненому циклі. Методи. Дослідження виконані на підставі аналізу українських і зарубіжних наукових джерел і звітних даних про специфіку використання води на космічних станціях і способах очищення стічних вод. Для розроблення технології очищення стічних вод в умовах космосу, окрім світового досвіду, використані власні дослідження. Наукова новизна. Автори статті провели аналіз роботи існуючих споруд з очищення стічних вод в умовах космосу і подали рекомендації до їх використання на МКС. Розроблена технологія для очищення стічних і питних вод в умовах невагомості (космосу) ґрунтується на використанні реакторів. Реактори можуть бути виконані з різних матеріалів (метал, пластик та ін.), вони не містять нестандартного устаткування, яке вимагає заводського виготовлення. Компактність, повна герметичність і невеликі габарити біо- і фізико-хімічних реакторів дозволяють установлювати їх у межах МКС. Процес очищення простий в керуванні і може бути повністю автоматизований. Практична значимість. Водні проблеми – головні у всьому світі, у тому числі і в умовах космосу. На МКС має бути передбачена система обробки стічних вод та їх замкнутого використання, оскільки постачання станцій новою водою значно збільшує вартість освоєння космічного простору. Якісна вода − це здоров’я і благополучна робота людей в умовах космосу. Оскільки в космосі відсутня гравітація, для відділення зважених речовин від води треба використовувати відцентрові сили (центрифуги). Висновки. Комплексний розгляд питань, що пов’язані з очищенням стічних вод в умовах космосу, дозволяє зробити висновок про необхідність регенерації води на Міжнародних космічних станціях (МКС).
Інжиніринг криз та ризиків перевезення небезпечних вантажів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, Україна, 2022) Горобець, Володимир Леонідович; Козаченко, Дмитро Миколайович; Вернигора, Роман Віталійович
UKR: Мета полягає в підтримці розвитку інжинірингу криз та ризиків у сфері перевезення небезпечних вантажів для забезпечення стійкості транспортних перевезень в Україні й інтеграції країни до світової транспортної мережі. Методика. Використовуючи системний аналіз, було запропоновано методики для оцінки ризиків при перевезенні небезпечних вантажів, що дозволять посилити заходи безпеки під час перевезення небезпечних вантажів. Завдяки г були розглянуті основні причини ризику (людський фактор, фактори навколишнього середовища, застаріле матеріально-технічне обладнання, виробничий процес, ергономічні чинники тощо) виникнення аварійної ситуації під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом. Розглянуто формалізований підхід до формування складових системи «людина-машина-навколишнє середовище», що дозволяє розширити можливості оцінки ризиків та аналізу впливу людського фактору на виникнення аварійної ситуації на основі методів математичного моделювання. Запропоновано процедуру до координації та організації взаємопов’язаної роботи й відповідальності в системі «відправник-перевізник-одержувач». Результати. 1) На основі розглянутих та проаналізованих факторів та причин ризиків розроблені рекомендації щодо зниження ризиків виникнення аварійної ситуації та відповідно підвищення безпеки перевезень небезпечних вантажів. 2) На основі аналізу двох систем («людина-транспорт-навколишнє середовище» та «відправник-перевізник-одержувач»), було представлено концепцію розвитку цих двох систем у контексті підвищення взаємодії між елементами системи для підвищення безпеки перевезень. Наукова новизна. Авторами при оцінці ризиків виникнення аварійної вперше було розглянуті усі учасники процесу перевезення небезпечних вантажів (людина, машина, навколишнє середовище, відправник, перевізник та одержувач у контексті двох систем «людина-машина-навколишнє середовище» та «відправник-перевізник-одержувач». Практична значимість. Впровадження розроблених рекомендацій для покращення безпеки перевізного процесу, на основі аналізу оцінки ризиків виникнення аварійної ситуації для двох систем «людина-машина-навколишнє середовище» та «відправник-перевізник-одержувач», а також при виявленні можливих причин та факторів виникнення аварійних ситуацій під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом.
Photoinduced Effects in Single Crystals of PbO-MoO3 System
(Institute of Physics PAS, Poland, 2022) Bochkova, Tatiana; Bondar, Dmytro; Trubitsyn, Mykhailo P.; Volnianskii, M. D.; Volnyanskii, Dmytro M.
ENG: Purpose. Photoinduced changes in the optical absorption and dielectric properties of PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals are considered. Differences in the manifestation of the photochromic effect in both crystals are associated with differences in their crystal structure. It is assumed that the photodielectric effect in the PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals is due to the presence of the same anionic complexes. Methodology. Single crystals of PbMoO4 and Pb2MoO5 were grown in air from melt by the Czochralskii method. High-temperature treatment of the PbMoO4 crystals in air was carried out in a muffle furnace at 1200 K. The annealing time in the experiments varied from 2 to 90 h. Annealing of Pb2MoO5 crystals in vacuum was carried out at 1000 K during 1–2 h. The optical transmission spectra were measured at 295 K on the crystal doubly polished plates using a “Specord M-40” spectrophotometer. The photochromic coloration was observed after irradiation by light of Hg lamp during 2–5 h. Colored samples were returned to the initial state by annealing at 700–800 K in air for 2 h. Permittivity " was measured in the AC field by the four-wire method using a Keysight E4980AL LCR Meter at different frequencies (f = 1–10 kHz) in the temperature interval 290–700 K. Findings. One can assume that the photodielectric effect has the same nature and can be attributed for the common for both PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals coordination complexes, i.e., molybdenum–oxygen tetrahedra. The dipole defects contributed to the photodielectric effect can be associated with Mo–O tetrahedra distorted by oxygen vacancy and photoelectrons capture. Hopping of VO through Mo–O tetrahedra vertices is accompanied by re-orientations of dipole moments of (MoO3)- complexes. Originality. Photoinduced changes in optical absorption and dielectric properties of PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals are considered. The model of the mechanism of such changes of the power is offered. Practical value. The obtained conclusions will help to predict the influence of the composition of single crystals of acousto-optical materials of this series on their properties of practical value - optical absorption, optical stability..
Kinetic Regularities of the Formation of Composite Electrolytic Coatings Containing Ultradispersed Diamond Particles
(Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ukraine, 2022) Tytarenko, Valentyna V.; Zabludovsky, Vladimir A.; Shtapenko, Eduard Ph.; Tytarenko, Igor V.
ENG: The paper formulates the problem of joint electrolytic co-deposition of metal ions and ultradispersed diamond particles into a metal matrix. It presents the developed mathematical model that describes the mechanism and kinetics of the cathode process, mass transfer of metal ions and ultradispersed diamond particles. A satisfactory correlation with experimental data was obtained. The contribution of the thermal action of laser radiation to the intensification of the process of co-deposition of dispersed particles and metal ions was determined. It was found that the more intense penetration of dispersed phase particles into the forming coating during the laser stimulation of the electrodeposition process is due to the presence of a temperature gradient, which provides an additional supply of metal ions in the irradiation region. Based on the theoretical and experimental studies, we established the regularities of the influence of the number and size of nanoparticles on the strengthening properties of composite metal coatings. It was found that an increase in the temperature of an aqueous electrolyte solution in the cathode region during a laser-stimulated deposition process leads to an increase in the flux density of ultradispersed diamond particles, and, as a result, to an increase in the concentration of the dispersed phase in nickel composite coatings, which contributes to the formation of a finer crystalline structure of coatings, an improvement in adhesion, strength properties and increased wear resistance of coatings.
Composition Variations and UV Irradiation Effect on Charge Transfer in PbMoO4 Single Crystals
(Oles Honchar Dnipro National University, 2022) Bochkova, Tatiana; Trubitsyn, Mykhailo P.; Volnianskii, M. D.; Volnyanskii, Dmytro M.
ENG: The effect of nonstoichiometry of the composition, PbO polymorphism, and preliminary irradiation with ultraviolet light on electrical conductivity of alternating current (AC) was studied in PbMoO4 crystals. The crystals were grown by Czochralski method in a direction deviated by 30° from a-axis in (001) plain. The charge was prepared from MoO3 and PbO, lead oxide was used of α- or β- structural modifications. The reagents were taken both in a stoichiometric ratio and with an excess of 0.5 mol % of MoO3. It was shown that the magnitude of the dark and irradiation-induced AC conductivity was affected both by the type of polymorphic form of PbO and by the excess amount of MoO3. The influence of the PbMoO4 crystal structural disorder on charge transfer processes are discussed within the framework of the model of hopping conduction in disordered media.
Adhesion Strength of Electrodeposited Ni, Zn, and Fe Coatings with Copper Substrates
(Taylor & Francis Online, 2022) Shtapenko, Eduard Ph.; Zabludovsky, Vladimir A.; Tytarenko, Valentyna V.
ENG: This paper presents the adhesive strength values of electrodeposited nickel, zinc, and iron coatings on copper substrates at various deposition parameters, including laser-assisted stimulation of the deposition process. One of the factors determined to be responsible for the adhesive strength of metal films with a metal substrate is the formation of a diffusion zone at the ‘coating-substrate’ interface. It is shown that an increase in adhesive strength is achieved due to the expansion of the diffusion zone and the formation of solid solutions. The decrease in adhesive strength at high overpotentials is associated with the release of hydrogen and the formation of intermediate phases.
Efficiency of Energy Storage Control in the Electric Transport Systems
(Politechnika Warszawska; Instytut Transportu, Poland, 2022) Sablin, Oleg I.; Bosyi, Dmytro O.; Kuznetsov, Valeriy; Lewczuk, K.; Kebal, Ivan; Myamlin, Sergiy S.
ENG: The problems of storage and supplying the energy, together with reducing energy intensity for transport, are now crucial for developing sustainable and reliable transport systems. The energy network must be gradually adapted to new loads and power consumption patterns, especially in railways. The article aims to develop the simulation model to investigate the energy storage systems in its use in the electric transport infrastructure. The authors review selected technical solutions for electric energy storage in transport. The theoretical aspects of energy exchange in the energy storage systems were presented as a base for a continuous simulation model of electric transport power supply. In the non-periodic random voltage input applied to the storage unit, it is proposed to use the calculation method based on the Duamel integral to analyze its charge-discharge processes. The resistance functions were applied to analyze the traction power supply mode with variable in time and space by active loads. The simulation showed that the direct connection of the unit to the traction network significantly reduces the traction energy consumption.
Розробка рекомендацій щодо підвищення ефективності взаємодії складових системи «відправник –перевізник –одержувач»
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2022) Зеленько, Юлія Володимирівна; Калимбет, Микола Володимирович
UKR: Мета.Дослідження спрямованена розробку рекомендацій щодо підвищення ефективності роботи відповід-них підрозділів системи «відправник–перевізник–одержувач»із забезпеченнямбезпекина залізничному тран-спорті під час перевезення небезпечних вантажів або/та в разівиникнення аварійної ситуації. Методика.На основі графічних, аналітичних інструментів та за допомогою теорії вірогідності проведеноаналіз оцінки вини-кнення аварійної ситуації. Результати.Шляхом побудовикомбінованої діаграми Ісікави дерева ключовоїподіїта карти ризиків ключової події проведеноаналізів оцінки ризиків виникнення аварійної ситуації. Виявлено можливі причини та фактори виникнення аварійних ситуацій під час перевезення небезпечних вантажів заліз-ничним транспортом (влучанняракетного снаряда, ожеледиця, перевищення швидкості, перешкоди на заліз-ничній колії). Розроблено рекомендаціїдля зниження ризиків виникнення аварійної ситуації (співпраця АТ «Укрзалізниця»та відповідних центрів, що проводять спеціальне навчання з питань перевезення небезпеч-них вантажів, ефективна взаємодія всіх учасників системи «відправник–перевізник–одержувач», а також дос-коналий контроль за дотриманням правил безпеки). Поданопропозиціїщодо вдосконалення процедури взаємо-дії відповідних підрозділів системи «відправник–перевізник–одержувач», що можуть бути задіяні в ліквіда-ційних заходах(використання універсальних сорбційних полотен (USC) для локалізації розливів небезпечних вантажів, використання якприкриття вагонівмоделей 19–795 та 19–795–01 для перевезення USC, регенерація та повторне використання USC).Наукова новизна.Розробленорекомендації длямінімізації негативних наслід-ків аварій на базі системного аналізу йоцінки ризиківїхвиникнення під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом.Практична значимість.Усфері безпеки застосування цих рекомендацій сприяти-мезниженнюризиків на залізничному транспорті з точки зору недопущення ситуацій, що загрожуватимуть екологічному стану довкілля йжиттєдіяльності людини, особливо в умовах воєнногостану, що має місцена теренах нашої країни, а також оновленнюматеріально-технічних засобів ліквідації аварійних наслідків.
Improving a Method for Eliminating the Spill of Hazardous Substances by Using “Universal Absorbent Cloth”
(PC Technology Center, Kharkiv, Ukraine, 2022) Zelenko, Yuliya V.; Calimbet, Nicolay
ENG: In order to increase efficiency and implement the principles of resource saving during the elimination of emergency spills of dangerous goods when transporting them by rail, proposals have been offered to improve the method of localization and elimination of emissions of hazardous substances using the "Universal Absorbent Cloth" ("UAC") The specificity of localization of the emergency emission site and the principles of elimination based on sorption technologies using "UAC" are described. To manufacture "UAC", special equipment (carbonizer) was designed, which provides effective carbonization of raw materials from plant waste at sufficiently low temperatures ≤500 °C. Using a carbonizer, a universal sorbent was obtained, which is subsequently used for the manufacture of "UAC". The total carbonization time of plant waste samples did not exceed 60 minutes. The universal absorbent obtained during the carbonization process was placed in a fabric matrix to produce "UAC" absorbent cloth. Standardized procedures for conducting experiments are described. Studies of the adsorption characteristics of the proposed "UAC" involving various model solutions (Gasoline A-95, 25 % solution of ammonia water, and 15 % solution of hydrogen peroxide) confirm its versatility and efficiency; the degree of purification reaches 92 %. It is proposed to use certain types of railroad cars to transport "UAC" as part of a freight train, which is supported by the corresponding dynamic indicators. Recommendations for the regeneration or disposal of spent "UAC" cloth are provided. The proposals for improving the method of emergency emission elimination using the "Universal Absorbent Cloth" ("UAC") make it possible to minimize the negative consequences of emergency spills of liquid cargoes of different hazard classes and reduce the time spent on elimination operations. These advantages ensure the competitiveness and profitability of the proposed technology.
Кінетичні закономірності формування композиційних електролітичних покриттів, що містять частинки ультрадисперсного алмазу
(Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Україна, 2022) Титаренко, Валентина Василівна; Заблудовський, Володимир Олександрович; Штапенко, Едуард Пилипович; Титаренко, Ігор Валерійович
UKR: Сформульована задача сумісного електролітичного осадження іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу в металеву матрицю. Розроблено математичну модель, що описує механізм та кінетику катодного процесу, масоперенесення іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу. Отримано задовільну кореляцію з експериментальними даними. Визначено внесок теплової дії лазерного випромінювання в інтенсифікацію процесу співосадження частинок дисперсної фази та іонів металу. Встановлено, що більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у покриття, що формується у процесі стимуляції процесу електроосадження лазерним випромінюванням, обумовлене присутністю температурного градієнту, що забезпечує додаткове підведення іонів металу в області опромінювання. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу кількості та розміру наночастинок на зміцнюючі властивості композиційних металевих покриттів. Встановлено, що підвищення температури водного розчину електроліту у прикатодній області при лазерно-стимульованому процесі електроосадження призводить до збільшення густини потоку частинок ультрадисперсного алмазу, та, як наслідок, до збільшення концентрації дисперсної фази у нікелевих композиційних покриттях, що сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриттів, поліпшенню міцності, адгезійних властивостей та підвищенню зносостійкості покриттів.
Математичне моделювання в проблемах очистки води
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна; Козачина, Віталій Анатолійович; Цуркан, Валерія Вячеславівна
UKR: Постановка проблеми. Аналіз ефективності роботи очисних споруд у системах водовідведення на етапі їх проєктування має велике значення. Також на етапі реконструкції споруд або налаштування їх роботи в умовах іншого навантаження потрібно знати ефективність очистки води на різних ділянках очисних споруд. Така інформація дає можливість раціонально експлуатувати споруди. Для розв’язання задач даного класу найбільш ефективний інструмент – це метод чисельного моделювання. В роботі розглянуто побудову комплексу чисельних моделей для розв’язання задач даного класу. Методологія. Для розв’язання задачі гідродинаміки – визначення поля швидкості потоку стічних вод в очисній споруді – використовуються дві фундаментальні моделі. Перша – модель безвихрового руху нестисливої рідини. Друга модель – рівняння Нав’є–Стокса, що записані у змінних Гельмгольца. Для визначення полів концентрації домішки в очисних спорудах використовується рівняння масопереносу, що враховує швидкість течії, дифузію, наявність джерел емісії домішки. Для розрахунку процесу біологічного очищення стічних вод використовуються рівняння матеріального балансу для субстрату та активного мулу. Для побудови чисельних моделей, що дозволяють розрахувати гідродинаміку потоку та розподіл концентрації домішки в споруді, використовуються скінченорізницеві схеми. Для чисельного розв’язання рівнянь матеріального балансу застосовується метод Ейлера. Результати. Побудовано чисельні моделі, що були використані для розробки комплексу комп’ютерних програм. Ці комп’ютерні програми дозволяють у режимі реального часу аналізувати ефективність очистки води у споруді. Новизна. Розроблено чисельні моделі, що дозволяють досліджувати процес очистки води в спорудах типу «відстійник» та в аеротенках, тобто для значного класу очисних споруд, що використовуються на практиці. Практична цінність. Час розрахунку поля швидкості та концентраційного поля домішки в очисній споруді, що має складну геометричну форму, складає декілька секунд. Це дозволяє використовувати розроблені чисельні моделі для серійних розрахунків у проектних організаціях у щоденній роботі.
Identifying Regularities in the Propagation of Air Ions in Rooms with Artificial Air Ionization
(PC TECHNOLOGY CENTER, 2023) Levchenko, Larysa; Burdeina, Nataliia; Glyva, Valentyn; Kasatkina, Natalia; Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Tykhenko, Oksana; Petrunok, Tetiana; Biruk, Yana; Bogatov, Oleg
ENG: The object of the study is the dynamics of air ion spread in rooms from the source of artificial air ionization under different starting conditions. There is currently the problem of distribution of air ions in the room with regulatory concentrations in all critical zones. An effective method of ensuring proper air ion concentrations is to model their propagation from ionization sources. Existing approaches to calculating the dynamics of air ions of both polarities have been improved in this study. Unlike known solutions, the impact on their concentration of electrostatic field and the interaction of air ions with suspended particles was taken into account. A model of air ion propagation in rooms with artificial air ionization and the principles of its numerical modeling was built. The use of Laplace Equation in the aerodynamic model instead of the Navier-Stokes equation for the potential of the flow rate has made it possible to design an "Ion 3D" tool, which reduces the time of implementation of one scenario from several hours to 7 seconds. Modeling of the propagation of air ions of both polarities in the room under different initial conditions was carried out. Two-dimensional and three-dimensional models with their visualization was implemented. The peculiarity of the resulting models is that they make it possible to determine the concentrations of air ions in any section of the room by three coordinates. Given this, the rapid selection of the variants of the source data makes it possible to achieve the normative values of concentrations of air ions in the area of breathing – exceeding 500 cm-3 of each polarity. Simulation makes it possible to design a room in which, under the condition of artificial ionization of air, the concentrations of air ions close to the optimal values of 3000–5000 cm-3 are provided.
Екстремальні ситуації на об’єктах паливно-енергетичного комплексу: оцінювання ризику ураження людини
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Тимошенко, О. А.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання зон ураження людей у разі виникнення екстремальної ситуації на АЗС, розташованій в людному місці м. Дніпро. Здійснюється аналіз розмірів зон теплового забруднення повітря та зони можливого ураження людей у випадку розлітання уламків, через виникнення екстремальної ситуації на АЗС. Для розв’язання задач даного класу потрібна розробка спеціалізованих математичних моделей. Мета роботи – оцінювання ризику ураження людини від метальної дії уламків під час пожежі на АЗС у випадку виникнення екстремальної ситуації. Методика. Для аналізу зон ураження під час розльоту уламків використовується числова модель, що базується на інтегруванні другого закону Ньютона для руху матеріальної точки в повітрі. На базі даної числової моделі створено комп’ютерну програму. Для аналізу зон теплового забруднення під час пожежі на АЗС використовується числове інтегрування рівняння енергії, яке враховує швидкість руху повітряних мас, коефіцієнти температуропровідності, температуру повітря на місці пожежі. Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель для аналізу зон ураження від метальної дії уламків. Визначено зони ураження за можливої пожежі на АЗС в м. Дніпро. Практична значущість. Розроблено програму для розрахунку динаміки руху уламків у повітрі. Це дозволяє визначати зони ураження від метальної дії уламків різного розміру. Визначено зони теплового забруднення повітря, що дозволяють оцінювати ризик термічного ураження людей. Висновки. Розроблено ефективний інструмент аналізу ризику ураження людей уламками під час пожежі на АЗС. Наведено результати обчислювальних експериментів.
Моделювання гідродинаміки ґрунтових вод на підтоплених територіях
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача розрахунку динаміки ґрунтових вод на підтопленій території за роботи локального дренажу. Складність розв’язання даної задачі полягає в тому, що за наявності забудови на підтопленій території неможливо використовувати існуючі нормативні методики для розрахунку дренажу. Тому виникає потреба розроблення спеціалізованих математичних моделей для оцінювання зміни, з часом, рівня ґрунтових вод на підтопленій території. Мета роботи − розроблення чисельної багатопараметричної моделі та створення на її базі комп’ютерного коду для прогнозування зміни рівня ґрунтових вод та рівня забруднення підземного водоносного шару за роботи дренажу на підтопленій території. Методика. Для розрахунку динаміки ґрунтових вод за роботи водознижувальних свердловин використовується рівняння фільтрації для безнапірного підземного потоку. Для розрахунку концентрації домішки в ґрунтових водах за роботи дренажної системи використовується двовимірне рівняння масоперносу, що враховує конвективний перенос домішки та перенос домішки за рахунок дисперсії. Для чисельного інтегрування рівняння фільтрації безнапірних підземних вод використовується локально-одновимірна скінченорізницева схема розщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу домішки в ґрунтових водах за роботи дренажу використовується скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Розроблена ефективна чисельна модель дозволяє прогнозувати зміну рівня ґрунтових вод під час роботи локального дренажу. Модель також дозволяє прогнозувати рівень забруднення ґрунтових вод за роботи дренажу. Практична значимість. На базі розробленої чисельної моделі розроблено комп’ютерний код, орієнтований на розв’язання комплексу прикладних задач, що пов’язані з проектуванням систем локального дренажу на підтоплених територіях. Висновки. Розроблені чисельна модель та комп’ютерний код дозволяють оцінювати динаміку зміни рівня ґрунтових вод та інтенсивність їх забруднення за роботи локального дренажу. Наведені результати обчислювального експерименту.
Квантово-механічне моделювання взаємодії частинок ультрадисперсного алмазу з йонами нікелю
(Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна, 2023) Титаренко, Валентина Василівна; Заблудовський, Володимир Олександрович
UKR: Методом електроосадження з водного розчину електроліту нікелювання, що містить частинки ультрадисперсного алмазу (УДА), отримані металеві композиційні покриття. Результати досліджень катодних поляризаційних залежностей свідчать про збільшення опору перенесення заряду через можливу адсорбцію йонів металу на поверхні частинок УДА. Для встановлення механізму співосадження йонів металу та частинок УДА автори запропонували квантово-механічну модель формування металовуглецевого комплексу йонів нікелю з коміркою кристалічної ґратки алмазу, що відповідає точковій групі симетрії $m3m$ ($4/m$ $-3$ $2/m$). Методом теорії функціонала густини з використанням гібридного функціонала B3LYP досліджено адсорбційні властивості атомів нікелю з коміркою алмазу. Запропоновано моделі комірки алмазу з одним, двома та трьома зв'язаними йонами металу. Розрахунки енерґій зв'язку виконані з використанням пакета програм GAUSSIAN 09. Результати розрахунків енерґії зв'язку адсорбованих йонів нікелю з коміркою алмазу показали, що у водному розчині електроліту можлива адсорбція йонів нікелю на поверхні частинок УДА з утворенням стабільних комплексів метал-вуглецевий наноматеріал. За послідовного приєднання одного та двох йонів металу до комірки алмазу енерґія зв'язку зменшується від 0.200 еВ до 0.126 еВ. Три і більше йони нікелю не утримуються на поверхні кристалічної ґратки алмазу, оскільки їхня енерґія зв'язку менша від енерґії теплового руху 0.025 еВ. Металовуглецеві комплекси, що утворилися у водному розчині електроліту, унаслідок адсорбції атомів нікелю на поверхні частинок УДА, набувають позитивного заряду й рухаються до катода під дією електричного поля, створеного різницею потенціалів між анодом і катодом. Результати досліджень растрової електронної мікроскопії (РЕМ) поверхні та металографії торцевих шліфів електролітичних нікелевих покриттів підтверджують припущення щодо механізму сумісного осадження йонів металу та частинок УДА на катоді. Наявність частинок УДА в композиційному нікелевому покритті реєструється у вигляді темних включень.
Математичне моделювання нестаціонарного процесу забруднення повітря
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, З. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача визначення динаміки забруднення повітря в робочому приміщенні під час затікання в нього повітря, що містить хімічно небезпечну речовину. Особливість даної задачі полягає в тому, що на формування областей забруднення в приміщенні впливають багато факторів, особливо внутрішня геометрія (наявність технологічного обладнання в приміщенні, меблі тощо). Тому потрібно мати спеціалізовані математичні моделі, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення повітря в приміщенні заданого типу забруднення. Мета–розроблення тривимірної чисельної моделі аеродинаміки повітряного потоку в приміщенні та масопереносу хімічно небезпечної речовини, що потрапляє в приміщення крізь систему вентиляції, для прогнозування ризику токсичного ураження працівників. Методика. Для моделювання процесу поширення хімічно небезпечної речовини в повітрі робочого приміщення використовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу хімічно небезпечної речовини. Поле швидкості повітряного потоку в робочому приміщенні розраховується на базі моделі потенціального руху нестислої рідини. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості використовуються дві скінченнорізницеві схеми. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння масопереносу домішки застосовуються метод розщеплення та скінченнорізницеві схеми. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації домішки обчислюється за явною формулою. Для проведення обчислювальних експериментів на базі розробленої чисельної моделі створено комп’ютерний код. Наукова новизна. Розроблено тривимірну чисельну модель для аналізу динаміки формування областей хімічного забруднення повітря в робочих приміщеннях у разі потрапляння домішки в приміщення скрізь систему вентиляції. Особливість моделі –врахування основних фізичних факторів, що впливають на формування областей забруднення та швидкість розрахунку. Практична значущість. Чисельна модель та комп’ютерний код, розроблений на її основі, дозволяють розв’язувати специфічні задачі, що виникають під час оцінювання ризику токсичного ураження працівників на хімічно небезпечних об’єктах. Висновки. Створено ефективну тривимірну чисельну модель та комп’ютерний код, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення робочих приміщень за потрапляння токсичної речовини в приміщення крізь систему вентиляції. Наведено результати обчислювального експерименту.
Математична модель для оцінення ризику термічного ураження у випадку пожежі на об’єктах паливно-енергетичного комплексу
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Петренко, Володимир Дмитрович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Тимошенко, О. А.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача прогнозування теплового забруднення повітря та оцінки ризику термічного ураження людей під час пожежі на промисловому майданчику. Ставиться задача розрахувати3D температурних полів під час пожежі та на базі цього оцінити ризик термічного ураження людей. Мета – розроблення3D чисельної моделі для розрахунку теплового забруднення повітря та оцінення ризику термічного ураження працівників на промисловому майданчику під час пожежі. Методика. Для моделювання процесу теплового забруднення повітря на промисловому майданчику у разі виникнення пожежі використано тривимірне рівняння енергії. Для розрахунку поля швидкості повітряного потоку на промисловому майданчику застосовується тривимірне рівняння для потенціалу швидкості. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості – метод розщеплення. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння енергії здійснюється його розщеплення на диференціальному рівні на два рівняння. Перше рівняння описує поширення температури внаслідок руху повітряних мас. Друге рівняння описує поширення температури внаслідок теплопровідності. Для чисельного інтегрування першого рівняння використовується змінно-трикутна різницева схема розщеплення. Для чисельного інтегрування другого рівняння –явна різницева схема. Наукова новизна. Побудована 3D чисельна модель, що дозволяє швидко розраховувати динаміку формування областей теплового забруднення повітря на промисловому майданчику та на базі цієї інформації прогнозувати ризик термічного ураження людей в робочих зонах на промисловому майданчику та базується на чисельному інтегруванні рівнянь аеродинаміки та теплопереносу. Модель дозволяє швидко розраховувати динаміку формування теплових зон на промисловому майданчику у випадку пожежі. Практична значущість. Розроблена модель дозволяє прогнозувати динаміку зміни температурних полів у повітрі, що виникають під час пожежі на промисловому майданчику. Чисельна модель може бути використана для визначення зон інтенсивного теплового забруднення та оцінення ризику термічного ураження працівників. Висновки. На базі розробленої3D чисельної моделі створено код для проведення обчислювального експерименту. Розроблений код дозволяє швидко розрахувати динаміку формування областей теплового забруднення повітря на промисловому майданчику під час пожежі. На основі отриманої інформації оцінюється ризик термічного ураження працівників. Наведено результати обчислювального експерименту.
Дослідження ефективності використання захисних екранів різної форми для зниження забруднення повітря
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, З. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення повітря. Такі екрани дозволяють змінити аеродинаміку повітряного потоку та перенаправити рух забрудненого повітря від робочих зон в інший бік. Мета роботи − дослідження ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення, створення тривимірної числової моделі для аналізу ефективності використання захисних екранів. Методика. Для аналізу ефективності екранів різної геометричної форми застосовується метод фізичного експерименту в лабораторних умовах. Для математичного моделювання поширення домішки за наявності екранів використовуються тривимірні рівняння аеродинаміки та масопереносу. Розроблена числова модель дозволяє врахувати профіль швидкості повітряного потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність емісії домішки, швидкість гравітаційного осадження домішки в повітрі. Для числового інтегрування моделювальних рівнянь аеродинаміки та масопереносу використовуються скінченнорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Експериментальним шляхом отримано дані щодо ефективності використання чотирьох захисних екранів, які відрізняються геометричною формою. Експериментальні дані дають можливість здійснити первинне оцінювання впливу різних екранів на зниження рівня забруднення в робочих зонах. Розроблена швидкорозрахункова 3D числова модель для розв’язання задач аеродинаміки та масопереносу стосовно проблеми оцінювання ефективності використання екранів у зонах, де має місце забруднення атмосферного повітря. Практична значимість. Експериментальні дані дають можливість обґрунтувати вибір захисного екрана біля автотраси або іншої ділянки на промисловому майданчику, де має місце емісія домішки. На базі розробленої математичної моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє прогнозувати інтенсивність забруднення повітря за наявності перешкод, які змінюють аеродинаміку та напрям переносу домішки в атмосфері. Висновки. Результати фізичного експерименту дозволяють уявити закономірності формування областей забруднення біля захисних екранів різної геометричної форми. Розроблена математична модель дозволяє оцінювати забруднення повітря в областях, де є перешкоди на шляху руху домішки. Наведено результати фізичного та обчислювального експериментів.
Забруднення атмосферного повітря: вплив на стан здоров’я населення
(ГС «ДТРК», Кривий Ріг, 2023) Сорока, Максим Леонидович; Амбросова Ганна М.; Байлюк Юлія В.; Тарасова, Лідія Демидівна; Амбросова Діана Д.; Зеленько, Юлія Володимирівна
UKR: Ця брошура об’єднує інформацію про вплив забруднюючих речовин в атмосферному повітрі на стан здоров’я людини. У матеріалах наведений огляд відомостей про санітарно-токсикологічний вплив дрібнодисперсного пилу (РМ2.5 та РМ10), азоту діоксиду (NO2), приземного озону (O3), сірчистого ангідриду (SO2), вуглецю оксиду (СО), аміаку (NH3) та недиференційованих за складом летких органічних сполук (VOC). У тексті цього видання пояснюються механізми впливу та основні довгострокові та короткострокові наслідки забруднення повітря для організму людини. Інформація, викладена у цьому виданні, буде корисною широкому загалу та фахівцям, які дотичні захисту екологічних прав громадян на чисте та безпечне повітря (екологи, еко-активісти, журналісти, правозахисники та інші).