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 85

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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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..
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.
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.
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.
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.
Simulation of the Structure of Chromium Carbide in the Research of Amorphous Alloys
(Dnipro State Technical University, Kamianske, Ukraine, 2023) Kruglyak, Irina; Baskevich, Oleksandr; Gulivets, Alexey; Maksimenko, Oleg
ENG: Work are considered theoretical aspects of modeling amorphous and nanocrystalline alloys of transition metals and metalloids. Modeling of the close order of amorphous Cr–C alloys obtained by the electrodeposition method was carried out, depending on the current density and temperature of the electrolyte. The dependence between the production conditions and the close order of amorphous alloys was established. A technique for deciphering the radial distribution function of atoms (RDF) based on the concept of the cluster structure of amorphous metals has been developed. Modeling of the close order of amorphous Cr–C alloys was carried out using the approximation of the peaks of FRPA atoms, which are characteristic of the amorphous Ni86P14 alloy. The structure of electrodeposited Cr–C precipitates at different values of current density and electrolyte temperatures was investigated. It was established that the structure of the material is amorphous, and the sizes of the oriented random regions (ORA) vary from 3.6 to 5 nm. The lattice parameters of the samples increase slightly, which is associated with a change in the amount of carbon. The volume of the sediment consists of ORA, the shape of which is close to cuboctahedra, and the volume fraction decreases with an increase in the temperature of the electrolyte.
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.
Аналіз ефективності використання захисних екранів на зниження рівня забруднення повітря
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2023) Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UKR: Розглянуто задачу оцінки зон хімічного забруднення біля магістралі, де розташовані захисні екрани різної геометричної форми. Метою роботи є розробка чисельних моделей для розрахунку зон забруднення, що утворюються біля захисних екранів, а також проведення лабораторного експерименту з аналізу закономірностей формування зон забруднення біля екранів складної геометричної форми. Для математичного моделювання процесу утворення зон забруднення біля захисного екрана використовується рівняння конвективно-дифузійного переносу домішок. Це рівняння враховує атмосферну дифузію, швидкість вітру, інтенсивність викидів хімічно небезпечної речовини, розташування джерела викидів і форму захисного екрана. Для вирішення задачі аеродинаміки використовуються рівняння Нав'є-Стокса і рівняння Лапласа для потенціалу швидкості. Скінченно-різницеві методи використовуються для чисельного інтегрування рівнянь моделювання. На основі розроблених числових моделей створено пакет прикладних програм. Побудовано числові моделі та пакет програм, що дозволяють практично в режимі реального часу досліджувати процес формування ділянок забруднення поблизу автомагістралі. Наведено результати обчислювального експерименту.
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.
Прогнозування радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі екстремальної ситуації на АЕС
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович ; Біляєва, Вікторія Віталіївна ; Козачина, Віталій Анатолійович; Машихіна, Поліна Борисівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі виникнення екстремальної ситуації на території Запорізької АЕС, що спричинює миттєвий радіоактивний аерозольний викид. Здійснюється аналіз динаміки формування зон радіоактивного забруднення за напряму вітру в бік м. Нікополь. Для оперативного розв’язання даної прогнозної задачі потрібне створення багатофакторної чисельної моделі, що дозволяє оперативно аналізувати розміри та інтенсивність областей радіоактивного забруднення. Мета роботи –створення чисельної моделі та комп’ютерного коду для оперативного аналізу областей радіоактивного забруднення, що формуються за миттєвого викиду радіоактивних забруднювачів в атмосферу. Методика. Комп’ютерний код створений на базі чисельної моделі, що є різницевим аналогом багатофакторного кінематичного рівняння масопереносу радіоактивної домішки в атмосферному повітрі. Рівняння масопереносу враховує поле швидкості вітру, атмосферну турбулентну дифузію, інтенсивність викиду радіоактивної речовини в повітря. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу застосовується метод розщеплення з наступним використанням скінчено різницевих схем. Обчислення значення величини об’ємної активності на кожному кроці розщеплення реалізується за явною формулою. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель та здійснено її програмну реалізацію для оперативного аналізу формування областей радіоактивного забруднення в атмосфері за екстремальної ситуації на АЕС, що супроводжується емісією радіоактивних речовин. Модель враховує комплекс факторів, що впливають на процес поширення радіоактивної домішки в атмосфері. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний код для розрахунку динаміки формування зон радіоактивного забруднення в атмосфері на базі розробленої чисельної моделі. Це дозволяє методом обчислювального експерименту аналізувати наслідки аварійних викидів на території АЕС. Висновки. Створено математичну модель для оперативного аналізу рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря внаслідок екстремальної ситуації на АЕС, що спричинює інтенсивний миттєвий викид радіоактивних речовин. Наведено результати обчислювального експерименту на базі розробленої чисельної моделі.
Експрес-розрахунок забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєва, Вікторія Віталіївна ; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Тимошенко, О. А.; Полторацька, В. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача експрес-оцінювання областей забруднення атмосферного повітря в робочих зонах біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці, що спричинюють емісію хімічно небезпечних речовин. Мета роботи – розроблення чисельної моделі для швидкого аналізу областей забруднення атмосферного повітря в умовах конвекції. Методика. Для визначення областей забруднення атмосферного повітря, що формуються при екстремальних ситуаціях на залізниці у випадку емісії хімічно небезпечних речовин, застосовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного розповсюдження домішки в атмосфері. Враховується нерівномірний профіль вітру з висотою та залежність коефіцієнтів атмосферної дифузії від швидкості вітру. Для чисельного розв’язання тривимірного рівняння масопереносу домішки в атмосферному повітрі застосовуються скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель для визначення областей забруднення повітря біля транспортного коридору у випадку викиду хімічно небезпечних речовин на залізниці. Практична значущість. На базі побудованої чисельної моделі розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє оперативно розраховувати динаміку формування областей хімічного забруднення біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці. Висновки. Розроблено чисельна модель та комп’ютерний код, що дозволяють методом обчислювального експерименту оцінювати забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці. Побудована модель має широкий робочий діапазон та враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на формування зон хімічного забруднення в повітрі. Наведено результати обчислювального експерименту.
Аналіз наслідків екстремальних ситуацій на базі чисельних моделей
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна
UKR: У доповіді розглянуто деякі класи чисельних моделей, які були побудовані для прогнозування наслідків надзвичайних ситуацій на промислових підприємствах. Розроблено перший клас моделей для прогнозування хімічного забруднення повітря при аварійних викидах токсичних речовин. Моделювання здійснюється на основі фундаментальних рівнянь аеродинаміки та масообміну. Для чисельного розв’язування рівнянь моделювання використовуються різницеві схеми розщеплення. Другий клас моделей CFD призначений для оцінки ризику термічного ураження людей у разі теплового забруднення повітряного середовища. Третій клас моделей був розроблений для оцінки ризику ураження людей при русі ударної хвилі. Для вирішення цієї задачі використовувалися рівняння Ейлера. На основі запропонованих числових моделей розроблено комп’ютерні коди.
Розробка нових ресурсозберігаючих та екологічно чистих технологій експлуатації залізничного транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2023) Калимбет, Микола Володимирович
UKR: Дисертаційна робота складається із вступу та чотирьох розділів. У вступі наведено загальну характеристику роботи та обґрунтування актуальності теми дисертації, сформульовано мету та завдання досліджень; описано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, інформацію про апробацію роботи. У першому розділі: виконано аналіз динаміки перевезень вантажів різними видами транспорту; зроблено огляд сучасного стану перевезення небезпечних вантажів; проаналізовано кількість аварійних ситуації на залізничному транспорті, динаміку кількості транспортних подій щодо обсягу перевезень за 2011–2021 роки; здійснено критичний аналіз нормативної документації та наукових досліджень у відповідній галузі. Аналіз стану наукових досліджень із питань запобігання аварійними ситуаціям та ліквідації їх наслідків під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом. У другому розділі описано методики для отримання універсального сорбенту, що входить до складу універсального сорбційного полотна («USS») та досліджено його кількісні та якісні показники. Третій розділ присвячений аналізу ризику виникнення аварійної ситуації під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом, виявленню прямих та прихованих пріоритетів для надання відповідних рекомендації щодо зменшення ризику її настання. У четвертому розділі описано процедуру виконання аналізу наслідків аварійних ситуацій з небезпечними вантажами під час їх перевезення залізничним транспортом для визначення порядку їх ліквідації; зроблено оцінювання результативності дій ліквідаційних підрозділів та їхніх оперативних з’єднань щодо відновлення безпечного стану й належного рівня екологічної безпеки залізничної транспортної системи; розглянуто різні схеми організації аварійно-відновлювальних робіт; зроблено оцінку впливу вагона-прикритя з «USS» на загальні та динамічні характеристики поїзда, а також надано рекомендації стосовно регенерації чи утилізації «USS».