Browsing by Author "Біляєв, Микола Миколайович"

Now showing 1 - 40 of 64

3D-розрахунок вертикального відстійника на базі CFD-моделі
(Вінницький національний технічний університет, 2012) Біляєв, Микола Миколайович; Нагорна, Олена Костянтинівна
UK: Розглянуто побудову чисельної моделі масопереносу у вертикальному відстійнику. Моделювання здійснено на основі тривимірного рівняння переносу домішки і моделі потенціального руху. Для чисельного інтегрування використано неявні різницеві схеми. Наведено результати обчислювального експерименту.
CFD моделювання в аналізі ефективності систем захисту довкілля та працівників на робочих місцях
(Журфонд, Дніпро, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: У моноrрафії розrлянуто питання розробки та оцінки ефективності систем захисту довкілля та працівників на робочих місцях від хімічноrо, шумовоrо, пиловоrо забруднень. Велику увагу приділено розробці математичних моделей для оцінки ефективності використання засобів захисту від пилового забруднення робочих зон біля транспортних маrістралей та на об'єктах rірничого комплексу. Представлено результати розрахунку процесу дифракції ударної хвилі після вибуху на залізнничній станції та забруднення атмосферноrо повітря при горінні ракетного палива.
Аварійне горіння твердого ракетного палива: оцінка ризику ураження людей в робочому приміщенні
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Виталий Анатольевич; Калашников, Іван Володимирович
UK: Мета. Ця робота передбачає розробку комп’ютерної моделі для розрахунку ризику термічного ураження людей у цеху в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. Методика. Для розрахунку поля температури в цеху, з метою визначення зон термічного ураження працівників у приміщенні, використано рівняння, що виражає закон збереження енергії. На базі цього моделювального рівняння розраховано поле температур у цеху за наявності джерела емісії тепла – твердого ракетного палива, що горить. Розрахунок поля швидкості повітряного потоку в цеху, з урахуванням розташування перешкод на шляху розповсюдження теплової хвилі, проведено на базі моделі безвихрового руху повітря – рівняння потенціалу швидкості. Чисельне розв’язання рівняння для потенціалу швидкості виконано за допомогою двокрокової скінченнорізницевої схеми умовно апроксимації. Для чисельного розв’язання рівняння енергії використано різницеву схему розщеплення. На першому етапі побудови різницевої схеми виконано розщеплення двовимірного рівняння енергії на систему одновимірних рівнянь. Кожне одновимірне рівняння дозволяє розрахувати зміну температури в одному координатному напрямку. Для визначення температури використано схему біжучого рахунку. Під час проведення обчислювального експерименту враховано повітрообмін у приміщенні. Оцінку ризику термічного ураження персоналу в приміщенні виконано для різних вірогідностей місця аварійного горіння твердого ракетного палива. Результати. За допомогою розробленої чисельної моделі виконано прогнозування зон потенціального ризику термічного ураження персоналу в цеху для різних аварійний ситуацій. Наукова новизна. Побудовано комп’ютерну модель для експрес-оцінки потенціального ризику термічного ураження людей в цеху в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. Практична значимість. Розроблено код, що дозволяє швидко моделювати формування температурних полів у цеху у випадку аварійного горіння твердого ракетного палива, та на базі цієї інформації визначати зони потенціального термічного ураження працівників. Розроблена комп’ютерна програма може бути використана для оцінки ризику термічного ураження на підприємствах хімічної промисловості в разі виникнення аварійних ситуацій.
Аналіз динаміки забруднення атмосферного повітря методом чисельного моделювання
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Ночвай, Володимир Іванович; Русакова, Тетяна Іванівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання рівня хімічного забруднення атмосферного повітря при виникненні екстремальної ситуації, що приводить до розливу гептилу на території промислового об’єкту. Здійснено аналіз формування зон забруднення як на промислових майданчиках, так і в сельбищній зоні, що розташована поблизу промислового об’єкту. Для рішення такої задачі потрібно створення багатофакторних математичних моделей, які дозволяють оперативно визначати області забруднення, що формуються під час екстремальної ситуації. Мета роботи: створити комп’ютерну модель для оперативного аналізу областей забруднення, що формуються під час аварійної емісії в атмосферу хімічно небезпечних речовин. Методика. Комп’ютерну модель створено на базі чисельної моделі, що є різницевим аналогом багатофакторного кінематичного рівняння масопереносу домішки в атмосферному повітрі. Рівняння масопереносу враховує тривимірне поле швидкості вітру, атмосферну дифузію, інтенсивність викиду хімічно- небезпечної речовини в повітря. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння масоперносу використовується чотирикрокова кінцево-різницева схема розщеплення. Визначення концентрації хімічно- небезпечної речовини на кожному кроці розщеплення реалізується за явною формулою. Для розрахунку інтенсивності емісії хімічно-небезпечної речовини від зони аварійного розливу використовується емпірична залежність. Наукова новизна. Розроблено чисельну модель та здійснено її програмну реалізацію для оперативного аналізу формування областей аварійного забруднення в атмосфері. Модель враховує комплекс факторів, що впливають на процес поширення домішки в атмосфері. Практична значущість. Розроблено програму для розрахунку динаміки забруднення атмосферного повітря на базі запропонованої чисельної моделі. Це дозволяє методом обчислювального експерименту аналізувати наслідки аварійних розливів на території хімічно-небезпечних об’єктів. Висновки. Створено ефективний інструмент для оперативного аналізу рівня забруднення атмосферного повітря внаслідок емісії хімічно небезпечних речовин. Представлені результати обчислювального експерименту.
Аналіз ефективності всмоктувальної системи для зниження рівня забруднення повітря в робочих зонах
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Віталій Анатолійович; Золотько, Олена Василівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ефективності використання всмоктувальної системи, що розташована біля автотраси та дозволяє зменшити рівень хімічного забруднення повітря в робочих зонах. Ця система змінює аеродинаміку повітряного потоку та створює динамічну перепону на шляху забрудненого повітря, що рухається в робочі зони. На етапі проектування систем захисту повітря від забруднення в робочих зонах потрібно мати розрахункові методи, що дозволяють визначити ефективність її для конкретних умов експлуатації. Мета дослідження − розроблення математичних моделей та програмного забезпечення для проведення обчислювального експерименту з визначення ефективності використання всмоктувальної системи, розташованої біля автотраси. Методика. Для математичного моделювання поширення забруднювальних речовин у робочих зонах біля автотраси та з використанням всмоктувальної системи захисту застосовується аеродинамічна модель потенціального руху та рівняння конвективно- дифузійного переносу домішки в повітрі. Запропонована математична модель дає можливість урахувати швидкість вітру, турбулентну дифузію, інтенсивність викиду домішки від авто, режим роботи всмоктувальної системи, присутність екрану на цій системі. Для розв’язання задачі аеродинаміки використовуються дві скінченнорізницеві схеми, що дозволяють визначити потенціал швидкості за явною формулою. Для чисельного інтегрування рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки застосовується метод розщеплення. Розроблено комп’ютерну програму для проведення обчислювального експерименту на базі побудованих чисельних моделей. Наукова новизна. Розроблено чисельні моделі для розв’язання задач аеродинаміки та масопереносу стосовно проблеми оцінювання ефективності використання спеціальної всмоктувальної системи, що дозволяє зменшити рівень забруднення повітря в робочих зонах біля автотраси. Практична значимість. На базі розробленої моделі створено код, що дозволяє оперативно розраховувати процес забруднення повітря як біля автошляху, так і в робочих зонах, для захисту яких використовуються всмоктувальні системи. Висновки. Побудовані чисельні моделі дають змогу швидко оцінювати ефективність використання спеціальної всмоктувальної системи, що встановлюється біля автотраси. Моделі враховують найбільш суттєві фізичні фактори, які впливають на формування областей забруднення біля автотраси. Практичне застосування моделей не потребує потужних комп’ютерів. 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.
Аналіз процесів масопереносу на базі чисельних моделей
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, УДУНТ, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Тимошенко, О. А.; Калашников, А. В.; Коваленко, А. С.; Чірков, А. О.
UKR: Постановка проблеми. Аеротенки та відстійники найбільш поширено використовуються в технологічних схемах очищення стічних вод. Важливою проблемою є розробка ефективних спеціалізованих математичних моделей для аналізу ефективності роботи цих споруд водовідведення. Мета роботи. Розробка чисельних моделей для розрахунку процесів масопереносу у біологічних реакторах та відстійниках систем водовідведення. Методика. Для опису процесів механічного та біологічного очищення стічних вод використовуються фундаментальні рівняння механіки суцільного середовища. Для моделювання процесу переносу активного мулу, кисню та субстрату в біологічному реакторі використовуються тривимірні рівняння масопереносу. Для опису руху забруднювача у відстійнику використовується 3D рівняння конвективно-дифузійного переносу вагомої консервативної домішки. Гідродинаміка в очисних спорудах описується просторовим рівнянням Лапласу для потенцала швидкості. Для чисельного інтегрування моделюючих рівнянь використовуються кінцево-різницеві схеми. Наукова новизна. В статті розглянуті чисельні моделі для визначення концентрації кисню, активного мулу, субстрату в біореакторі. Запропоновані чисельні моделі для аналізу ефективності процесу очищення стічних вод у відстійниках. Побудовані чисельні моделі визначення поля швидкості потоку стічних вод в біореакторах та відстійниках. Запропоновані математичні моделі можуть буди використані для оцінювання ефективності роботи споруд, що здійснюють механічне та біологічне очищення стічних вод. Практична значущість. Запропоновані чисельні моделі для визначення поля швидкості в аеротенках та відстійниках, а також чисельні моделі для рішення задач оцінювання ефективності очищення стічних вод в цих спорудах. Розроблені чисельні моделі дозволяють швидко, в режимі «on-line», вирішувати прикладні задачі. Висновки. Здійснена програмна реалізація розробленої чисельної моделі. Наведено результати обчислювального експерименту.
Використання «TX ACTIVE» поверхні на будівлях для зниження рівня хімічного забруднення повітря в робочих зонах
(European Scientific Institute, ESI, 2021) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович
UK: Розглядається задача оцінювання рівня забруднення повітря в робочих зонах на відкритій місцевості при використанні TX ACTIVE поверхонь на стінках будівель. Ставиться задача розробки чисельної моделі, що дозволяє швидко визначати рівень забруднення повітря в робочих зонах з урахування TX ACTIVE поверхонь. Для розрахунку процесу поширення забруднювача в повітрі використовується рівняння масопереносу, що враховує поширення забруднювача за рахунок конвекції та дифузії. Для визначення поля швидкості повітряного потоку при наявності будівель використовується двовимірна модель потенціального руху. Для чисельного рішення рівняння для потенціалу швидкості використовується явна різницева схема. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу використовується метод розщеплення. Створена комп’ютерна програма на базі розробленої чисельної моделі. Представлені результати обчислювального експерименту.
Використання габіонів для захисту від ураження нафтосховища
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Калашніков, Іван Володимирович; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Полторацька, Вікторія Миколаївна
UKR: Мета. Під час вибуху дрона утворюють уламки, що спричиняють ризик ураження як людини, так і об’єктів на промисловому майданчику. Тому основною метою роботи є оцінювання ефективності використання габіонів із різними наповнювачами для зменшення ризику ураження стінки нафтосховища уламками, що з’являються під час вибуху дрона на промисловому майданчику, а також аналіз величини позаперешкодної швидкості руху уламків. Методика. Для аналізу ефективності використання габіонів як захисних споруд нафтосховища під час розлітання уламків дрона використано чисельну модель, що базується на інтегруванні рівняння руху матеріальної точки. Рівняння руху уламка базуються на другому законі Ньютона. Такий підхід дозволяє визначити позаперешкодну швидкість уламка після проходження тіла захисної перешкоди – габіону. Побудована чисельна модель враховує початкову швидкість уламка, його розмір, напрям руху, висоту викиду, а також матеріал, яким наповнено тіло габіону. На базі цієї чисельної моделі створено комп’ютерну програму для проведення обчислювального експерименту. Результати. Розроблено ефективний інструмент аналізу ризику ураження нафтосховища від метальної дії уламків, що утворюються в разі вибуху дрона, та аналізу ефективності використання габіонів. Подано результати обчислювальних експериментів. Наукова новизна. Побудовано швидкорозрахункову чисельну модель для оперативного аналізу ефективності використання габіонів, які мають різне наповнення та які використовують для захисту нафтосховища на промисловому майданчику від метальної дії уламків, що утворюються під час вибуху дрона. Практична значимість. Розроблено комп’ютерну програму для розрахунку динаміки руху уламків у повітрі та в тілі габіону. Використання цієї програми дозволяє підібрати раціональні розміри захисної перешкоди – габіону на промисловому майданчику для захисту нафтосховища від ураження.
Дослідження впливу захисних бар’єрів на зменшення ризику виникнення захворювань у працівників
(ННІ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», Дніпро, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Машихіна, Поліна Борисівна; Тимошенко, О. А.
UKR: Постановка проблеми. Викиди від автотранспорту створюють значні зони хімічного забруднення повітря біля автодоріг. Поблизу автомобільних доріг часто розташовуються торгівельні павільйони. Таке розташування людей протягом робочого дня біля магістралі створює ризик захворювання працівників. Тому важливо знизити інтенсивність забруднення повітря. Найпростішим і найефективнішим способом захисту від забруднення атмосферного повітря поблизу автомобільних доріг є використання бар’єрів. Для обґрунтування параметрів захисного бар’єру потрібно мати спеціалізовані математичні моделі. Мета роботи. Розробка чисельних моделей для розрахунку рівня забруднення робочих зон біля автодоріг з метою визначення ефективності використання захисних бар’єрів для зниження ризику захворювань у працівників. Методика. Для математичного моделювання поширення домішки при наявності захисних бар’єрів використовуються двовимірні рівняння аеродинаміки та масопереносу. Розроблена чисельна модель дозволяє врахувати профіль швидкості повітряного потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність емісії домішки, швидкість гравітаційного осадження домішки в повітрі. Для чисельного інтегрування моделюючих рівнянь аеродинаміки та масопереносу використовуються кінцево-різницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Запропонована ефективна чисельна модель, що дозволяє визначати поле концентрації небезпечної речовини біля автотраси. Модель дозволяє аналізувати зони забруднення повітря з урахуванням впливу захисного бар’єру, що розташований біля автодороги. На базі даних про розподіл концентрації небезпечної речовини визначається ризик появи захворювань у людини, що знаходиться в зоні впливу викидів від автотранспорту. Практична значущість. Побудована модель може бути використана для експрес прогнозу рівня небезпеки для працівників, чия робоча зона розташовується біля автодороги. Висновки. Здійснена програмна реалізація розробленої чисельної моделі, проведений обчислювальний експеримент, що проілюстрував ефективність використання розробленої чисельної моделі для рішення прикладних задач.
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.
Дослідження закономірностей захворюваності працівників на об’єктах гірничої промисловості та оцінювання ризику небезпеки
(Warszawa, Poland, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович; Кіріченко, Павло Сергійович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Машихіна, Поліна Борисівна
UKR: Функціонування практично усіх об’єктів гірничого комплексу пов’язано з інтенсивним забрудненням робочих зон. Це є небезпечним явищем, що створює негативний вплив на здоров’я працівників. Важливим аспектом є аналіз закономірностей розвитку професійних захворювань у працівників та визначення небезпечних факторів, що впливають на появу професійних захворювань. В роботі наведено результати аналізу захворювань працівників на Центральному гірничо-збагачувальному комбінаті (ЦГЗК), м. Кривий Ріг. Визначено, що найбільш небезпечним фактором є пилове забруднення робочих зон. Наведено чисельну модель для оцінювання пилового забруднення повітря в робочих зонах.
Дослідження зміни вологості вугілля при різній швидкості повітряного потоку
(Bratislava, Slovakia, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович; Кіріченко, Павло Сергійович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Семененко, П. В.
UKR: Пилове забруднення повітря в робочих зонах є дуже небезпечним явищем, що суттєво впливає на стан здоров’я працівників. Джерелом пилоутворення є різні технологічні процеси на підприємствах, складування вугілля в штабелях, винесення мінерального пилу від хвостосховищ тощо. Особливо важливим аспектом є зменшення інтенсивності пилоутворення на промислових майданчиках. Для цього дуже поширеним є використання подачі води на поверхню пилоутворення. Але з часом вологість змоченої поверхні зменшується, тому важливо визначати час, коли необхідною є наступна подача. В статті наведено результати лабораторних досліджень по визначенню динаміки зменшення вологості вугілля при різній швидкості повітряного потоку. На базі отриманих результатів експерименту побудовано емпіричну модель для визначення часу, коли потрібно повторити зрошування поверхні пилоутворення. Наведено чисельну модель для оцінювання концентрації водяного пару біля поверхні пилоутворення.
Дослідження процесу «захоплення» пилу краплею води
(Bratislava, Slovakia, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович; Кіріченко, Павло Сергійович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Попруга, Д. В.
UKR: Зниження пилового забруднення повітря в робочих зонах є важливою задачею в галузі охорони праці та екологічної безпеки. Поширеним засобом зменшення пилового забруднення повітря є подача води в пилову хмару. Але для раціонального подавлення пилу потрібно знати закономірності взаємодії «крапля води+пил». В роботі наведено результати експериментальних досліджень по визначенню маси пилу, що «захоплює» крапля води при русі. На основі проведених експериментів побудовано емпіричні моделі. Розглянуто побудову чисельної моделі для аналізу розсіювання пилу та крапель води в повітрі.
Експериментальне та теоретичне моделювання процесів пилового забруднення
(Warszawa, Poland, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович; Кіріченко, Павло Сергійович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович
UKR: Пилове забруднення повітря має місце в різних промислових областях, особливо, в гірничій промисловості. Пилове забруднення повітря є причиною професійних захворювань у людей. Це потребує поглибленого дослідження процесів пилоутворення, розповсюдження пилу в робочих зонах. В статті наведено результати лабораторних досліджень по визначенню інтенсивності емісії мінерального пилу від забрудненої ділянки. Лабораторні дослідження проведено при різній швидкості повітряного потоку. Обробка даних експериментів дозволило отримати емпіричну модель. Емпірична модель дає можливість оцінювати інтенсивність емісії мінерального пилу. Розроблено чисельні моделі аеродинаміки та масопереносу для прогнозуванні пилового забруднення повітря в робочих зонах. Моделі базуються на використанні кінцеворізницевих схем розщеплення для інтегрування фундаментальних рівнянь механіки суцільного середовища.
Експрес-розрахунок кисневого режиму в очисних спорудах
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна; Татарко, Лариса Гаврилівна; Чірков, А. О.; Чирва, М. В.
UKR: Постановка проблеми. Ефективність біологічного очищення води суттєво залежить від концентрації розчинного кисню в об’ємі біореактора. Але під час роботи біореакторів кисневий режим змінюється, тому важливо прогнозувати концентрацію кисню для різних режимів експлуатації очисних споруд. Для розрахунку кисневого режиму використовуються спрощені математичні моделі, але такі моделі розроблені для типових біореакторів. Важливим завданням стало розроблення ефективних багатофакторних чисельних моделей для оцінювання кисневого режиму в реакторах різної геометричної форми, що відрізняються від «класичних». Мета роботи − розроблення CFD-моделі для оперативного оцінювання кисневого режиму в біореакторах. Методика. Для математичного моделювання кисневого режиму в біореакторі використовується двовимірне рівняння масопереносу, що враховує місце подачі кисню від аератора, розташованого у споруді, гідродинаміку течії в біореакторі, процес дифузії. Для розв’язання гідродинамічної задачі використано модель потенціального руху. Чисельне інтегрування моделювальних рівнянь здійснюється шляхом використання скінченно різницевих схем розщеплення. На кожному кроці розщеплення різницеві рівняння розв’язуються за допомогою явних схем. Це дозволяє просту комп’ютерну реалізацію чисельної моделі. Наукова новизна. Розроблено багатофакторну двовимірну CFD-модель, що дозволяє швидко оцінити кисневий режим у біореакторі, який використовується для очищення стічних вод. Практична значущість. Розроблена CFD-модель та комп’ютерний код можуть бути використані на етапі проектування або реінжинірингу біореакторів з метою пошуку оптимального розташування в споруді аераторів. Висновки. Здійснено програмну реалізацію розробленої чисельної моделі. Наведено результати обчислювального експерименту із дослідження процесу очищення стічних вод у відстійнику.
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.
Засіб захисту навколишнього середовища при імпульсній емісії токсичних речовин на залізничному транспорті
(Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ, 2016) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович
UK: Виконано оцінку вразливості залізничного вагона при пострілі з автомата АК-47. Запропоновано ефективний метод для підвищення безпеки вантажу в вагоні шляхом застосування керамічної стінки, що додатково встановлюється в вагоні. Розроблений засіб захисту атмосфери від забруднення при горінні твердого ракетного палива, що знаходиться в рухомому залізничному вагоні. Створений методу розрахунку для обґрунтування ефективності запропонованого засобу захисту на основі чисельного моделювання процесу розсіювання домішки в атмосфері. Розроблена чисельна модель, що дозволяє виконати оцінку ефективності запропонованого засобу захисту з урахуванням тих фізичних параметрів, які впливають на цей процес. Для розв’язання поставленої задачі розроблена чисельна модель, заснована на застосуванні багатовимірного рівняння масопереносу. Для чисельного інтегрування рівняння транспорту забруднювача використовувалася неявна поперемінно-трикутна різницева схема. При побудові різницевої схеми здійснюється фізичне і геометричне розщеплення рівняння переносу на чотири кроки. Невідоме значення концентрації забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку. При проведенні обчислювального експерименту враховувалися швидкість вітрового потоку, швидкість потягу, процес емісії хімічно небезпечної речовини та нейтралізатора. На основі побудованої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення атмосфери при загорянні в рухомому залізничному вагоні небезпечного вантажу. Проведено розрахунки щодо застосування нейтралізації продуктів горіння твердого ракетного палива. Запропоновано ефективний засіб захисту атмосфери від забруднення при емісії небезпечної речовини з вагона, що рухається. Розроблено чисельну модель, яка дозволяє оперативно розрахувати забруднення атмосфери в разі аварії при транспортуванні твердого ракетного палива, а також розрахувати раціональні параметри процесу нейтралізації забруднювача. Ця модель може використовуватися для серійних розрахунків з моделювання різних сценаріїв аварійних ситуацій.
Зниження ризику ураження у випадку метальної дії уламків
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Калашніков, Іван Володимирович; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Тимошенко, О. А.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ризику ураження нафтосховища уламками у разі вибуху дрона. Здійснюється аналіз величини швидкості руху уламка та ефективності використання захисної перешкоди для зупинення руху уламка в напрямі нафтосховища. Мета роботи – оцінення ризику ураження стінки нафтосховища та ефективності використання захисної перешкоди від метальної дії уламків від вибуху дрона. Методика. Для аналізу ризику ураження нафтосховища при розльоті уламків дрона використовується чисельна модель, що базується на інтегруванні рівняння руху матеріальної точки та емпіричної моделі, що дозволяє визначити швидкість уламка після проходження тіла захисної перешкоди. Побудована чисельна модель враховує початкову швидкість уламка, розмір уламка, напрям руху уламка, висоту викиду уламка. На базі даної чисельної моделі створено комп’ютерний код для проведення обчислювального експерименту. Наукова новизна. Розроблено ефективну математичну модель для аналізу ризику ураження нафтосховища від метальної дії уламків, що утворюються від вибуху дрона. Модель дозволяє визначити ефективність використання перешкоди для захисту нафтосховища від метальної дії уламків. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний код для розрахунку динаміки руху уламків у повітрі, що утворюються від вибуху дрона. Використання цього коду дозволяє підібрати раціональні розміри захисної перешкоди на промисловому майданчику для захисту нафтосховища від ураження. Висновки. Розроблено ефективний інструмент аналізу ризику ураження нафтосховища від метальної дії уламків, що утворюються від вибуху дрона. Наведено результати обчислювальних експериментів.
Комп’ютерне 3D моделювання процесу очищення стічних вод у відстійнику
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Бразалук, Юлія Володимирівна; Кіріченко, Павло Сергійович; Машихіна, Поліна Борисівна; Коваленко, Антоній Станіславович
UKR: Мета. Відстійники широко використовують у технологічних схемах очищення стічних вод. Як правило, на практиці використовують відстійники, що мають горизонтальну форму. Але для підвищення ефективності очищення води в горизонтальному відстійнику можуть бути використані додаткові елементи, які розташовують у споруді в різних місцях. Під час реконструкції таких споруд або проєктування їх для нових підприємств потрібне оцінювання ефективності роботи відстійників за різних умов експлуатації. Для розв’язання цієї задачі важливу роль відіграють математичні моделі, зокрема проведення фізичних експериментів, що потребує значного часу на отримання результатів. У випадку математичного моделювання процесу очищення води у відстійнику потрібно розв’язати дві задачі: гідродинамічну задачу та задачу масопереносу. Основною метою статті є розробка 3DCFD-моделі для розрахунку поля концентрації домішки у відстійнику. Методика. Для комп’ютерного розрахунку процесу очищення стічних вод у відстійнику розраховано динамічну багатофакторну чисельну модель. Гідродинаміку потоку стічних вод у відстійнику розраховано на базі тривимірного рівняння для потенціалу швидкості (модель потенціального руху). Розрахунок поля концентрації домішки у відстійнику визначено шляхом чисельного інтегрування тривимірного рівняння масопереносу. Це рівняння враховує нерівномірність поля швидкості потоку у відстійнику, процес дифузії, гравітаційне осадження домішки у споруді. Чисельне інтегрування модельованих рівнянь здійснено шляхом використання скінченнорізницевих схем розщеплення. Результати. Здійснено програмну реалізацію побудованої математичної моделі. Наведено результати обчислювального експерименту з дослідження процесу очищення стічних вод у відстійнику з візуалізацією результатів розрахунків. Наукова новизна. Розроблено багатофакторну тривимірну CFD-модель, що дозволяє швидко оцінити ефективність роботи відстійника. Практична значимість. Запропонована CFD-модель може бути використана під час проведення розрахунків у випадку проєктування систем очищення стічних вод або для визначення ефективності очищення стічних вод за нових режимів експлуатації.
Математична модель аналізу кисневого режиму в біореакторі
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна; Побєдьонний, Руслан Павлович; Чірков, Антон Олексійович; Чирва, Максим Віталійович
UKR: Мета. Сьогодні аеротенки широко використовують для очищення стічних вод підприємств та комунальних стоків. Оцінювання ефективності очищення води в аеротенках за різних режимів експлуатації є важливою задачею. Для розв’язання такої задачі потрібно мати математичні моделі, що дозволяють оперативне отримати дані щодо ефекту очищення в аеротенках. Основною метою роботи є розробка чисельної box-моделі для визначення ефективності очищення стічних вод в аеротенку. Методика. Для математичного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод у біореакторі використовують нульвимірні рівняння матеріального балансу, що записані відносно концентрації субстрату, активного мулу та розчиненого кисню в стічних водах. Для розрахунку процесу окислення субстрату використано модель Monod. Для інтегрування моделювальних рівнянь використовують метод Ейлера. Розглянуто спрощену модель біологічного очищення води в біореакторі, що дає можливість отримати аналітичне розв’язання задачі. Отриманий аналітичний вираз дає можливість швидко визначити зміну концентрації розчиненого кисню в стічних водах залежно від зміни концентрації активного мулу в біореакторі. Побудована чисельна модель дає можливість визначати динаміку зміни концентрації забруднень, активного мулу та кисню в стічних водах за час перебування їх у біореакторі. Результати. Запропоновано інструмент теоретичної оцінки ефективності біологічного очищення стічних вод в аеротенку. Побудовано чисельну модель, що дає можливість визначити концентрацію розчиненого кисню, субстрату та активного мулу на виході з аеротенка. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельна модель, що дозволяє швидко розраховувати динаміку очищення стічних вод у біореакторі та на базі цієї інформації оцінювати ефективність роботи реактора. Практична значимість. Побудована математична модель може бути корисна під час реконструкції споруд біологічного очищення стічних вод, а також на етапі проєктування біореакторів для врахування їх роботи за різних умов експлуатації. Розроблено комп’ютерну програму, що реалізує побудовану чисельну модель. Наведено результати комп’ютерного 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.
Математичне моделювання в задачах промислової безпеки та охорони праці
(Роман Козлов, Кривий Ріг, 2017) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Кириченко, Павло Сергійович
UK: У монографії розглянуті питання оцінки та прогнозу наслідків екстремальних ситуацій, які відбуваються на хімічно небезпечних об'єктах. Розроблені моделі класу «diagnostic models», які дозволяють проводити прогноз можливих негативних наслідків екстремальних ситуацій, що пов'язані з емісією хімічно небезпечних речовин. Представлені результати вирішення комплексу прикладних задач в області промислової безпеки та охорони праці. Для студентів, аспірантів, наукових працівників, що спеціалізуються в галузі промислової безпеки, охорони праці, математичного моделювання, екологічної безпеки.
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.
Математичне моделювання забруднення повітря в робочому приміщенні
(НТУ “Дніпровська Політехніка”, Дніпро, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Віталій Анатолійович; Берлов, Олександр Вікторович; Цуркан, Валерія Вячеславівна
UKR: Мета. Розробка CFD моделі та комп’ютерного коду для аналізу та прогнозу процесу фор-мування областей хімічного забруднення в робочому приміщенні при аварійному витоку небезпечної речовини, що дозволяють врахувати вплив перешкод та роботи вентиляційної системи на цей процес. Методика. Для розрахунку процесу формування з часом областей хімічного забруднення в робочому приміщенні використовується рівняння масопереносу. Для розв’язання задачі аеродинаміки – визначення поля швидкості повітряного потоку в приміщенні – використовуються рівняння Нав’є-Стокса. Для чисельного рішення моделюючих рівнянь використовуються кінцево-різницеві схеми розщеплення. На базі розробленої чисельної моделі створено комп’ютерний код для проведення обчислювальних експериментів. Результати. Створено ефективну CFD модель та комп’ютерний код, що дозволяють швидко аналізувати рівень хімічного забруднення робочих приміщень при можливих аварійних ситуаціях, що супроводжуються емісією небезпечних речовин. Представлено результати обчислювального експерименту. Наукова новизна. Розроблено ефективну CFD модель, що дозволяє розрахувати динаміку формування областей хімічного забруднення повітря в робочому приміщенні при аварійному витоку хімічно небезпечної речовини. Практична значимість. На базі запропонованої CFD моделі розроблено комп’ютерний код, що дозволяє визначати динаміку формування областей забруднення в робочому приміщенні при аварійній емісії небезпечних речовин. Модель може бути використана для аналізу ризику токсичного ураження персоналу в робочих приміщеннях.
Математичне моделювання забруднення повітря на об’єктах гірнічо-промислового комплексу
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Кіріченко, Павло Сергійович; Татарко, Лариса Гаврилівна
UKR: У доповіді розглянуто чисельні моделі, які були побудовані для прогнозування забруднення робочих зон на різних об’єктах гірничопромислового комплексу. Розробка математичних моделей здійснена для різних ділянок та промислових майданчиків видобування та переробки залізної руди в Криворізькому районі. Розглянуті питання математичного моделювання поширення пилогазової хмари при вибухах в кар’єрах, виносу пилу від хвостосховищ та при перевантаженні гірничої маси на промислових майданчиках. Для математичного моделювання поширення домішки в повітрі робочих зон використовується конвективно-дифузійне рівняння переносу домішки. Дане рівняння враховує перенос домішки за рахунок руху повітряного потоку, атмосферної дифузії, гравітаційного осадження домішки. Для визначення поля швидкості повітряного потоку використовуються дві моделі аеродинаміки – модель потенціального руху та рівняння Ейлера. Для чисельного рішення моделюючих рівнянь використовуються кінцево-різницеві схеми та метод розщеплення. На основі розроблених чисельних моделей розроблено комплекс комп’ютерних програм.
Математичне моделювання наслідків аварій на потенційно небезпечних об’єктах
(Журфонд, Дніпро, 2021) Амеліна, Світлана Миколаївна; Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна
UK: В монографії розглянуто науково-прикладні методи оцінювання рівня забруднення навколишнього середовища , ризику ураження персоналу у випадку надзвичайних ситуацій на потенційно небезпечних об'єктах. Розглянуто технологія побудови багатовимірних математичних моделей та організації обчислювальних експериментів з визначенню динаміки забруднення навколишнього середовища при нестаціонарній емісії хімічнонебезпечних речовин. Для студентів, аспірантів, наукових працівників, які спеціалізуються в галузі екологічної безпеки, охорони навколишнього середовища, охорони праці, гідродинаміки , прикладної математики.
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.
Математичне моделювання поширення аероіонів в робочому приміщенні: рішення задачі оптимізації
(ННІ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», УДУНТ, Дніпро, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, О. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається процес іонізації повітря в робочому приміщенні. Ставиться задача визначення оптимального місця розташування іонізатору в робочій зоні. Мета роботи. Розробка CFD моделі на базі спряженого рівняння для обґрунтування оптимального міста розташування іонізатора в приміщенні. Методика. Для рішення спряженого рівняння використовуються дві кінцево-різницеві схеми. Перша чисельна модель побудована на базі змінно-трикутної схеми розщеплення. Друга чисельна модель базується на рішенні рівняння масопереносу відносно прирощення невідомої функції. Рішення задачі аеродинаміки здійснюються шляхом чисельного інтегрування рівняння Лапласу для потенціалу швидкості. Розроблені чисельні моделі аеродинаміки враховують положення отворів системи вентиляції, наявність перешкод (наприклад, меблі) в робочому приміщенні, кратність повітрообміну. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використовується ідея встановлення рішення за часом. Чисельне інтегрування здійснюється на базі метода розщеплення. Використовуються дві кінцево-різницеві схеми розщеплення. На кожному кроці розщеплення розрахунок потенціалу швидкості визначається на базі явної формули. Наукова новизна. Розроблена CFD модель для рішення задачі оптимізації – визначення оптимального місця розташування іонізатора в робочому приміщенні. Модель базується на чисельному інтегруванні спряженого рівняння масопереносу та рівняння аеродинаміки. Розроблена модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на розповсюдження аероіонів в робочому приміщенні (наявність меблі в приміщенні, розташування положення отворів вентиляції тощо). Практична значущість. Побудована CFD модель дає можливість лише за один розрахунок визначити місця оптимального розташування іонізатора, яке забезпечує потрібну концентрацію аероіонів в робочій зоні. Висновки. Для прогнозу аероіонного режиму в робочому приміщенні та вибору оптимального місця розташування іонізатора розроблена CFD модель. Особливістю CFD моделі є можливість врахування основних фізичних факторів, що впливають на формування концентраційних полів аероіонів в робочих приміщеннях. Запропонована CFD модель може бути використана для наукового обґрунтуванням місць розташування іонізаторів в приміщеннях.
Математичне моделювання процесу забруднення атмосферного повітря при аварійному витоку аміаку
(Österreichisches Multiscience Journal, Austria, 2021) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Машихіна, Поліна Борисівна; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається розробка математичної моделі для аналізу динаміки формування зони хімічного зараження при можливому аварійному витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу. Мета роботи − оцінювання інтенсивності забруднення повітря при аварії на аміакопроводі з метою визначення зон хімічного ураження. Методика. Моделювання здійснюється на базі рівняння конвективно-дифузійного розповсюдження домішки. При моделюванні враховується турбулентна дифузія аміаку, нерівномірний вертикальний профіль швидкості вітру, інтенсивність викиду аміаку. Чисельне інтегрування моделюючого рівняння здійснюється методом розщеплення. Для рішення різницевих рівнянь, на кожному кроці розщеплення, використовується явна схема. Здійснена програмна реалізація побудованої чисельної моделі. Представлено результати математичного моделювання. Наукова новизна. Запропоновано чисельну модель, що дозволяє розрахувати зон хімічного ураження при аварійному викиді аміаку на аміакопроводі. Практична значимість. На базі розробленої моделі створено код, що дозволяє оперативно розраховувати зони інтенсивного хімічного забруднення при аварії на аміакопроводі. Висновки. Розглянута чисельна модель для оперативного аналізу формування зони хімічного зараження при аварійному витоку аміаку з трубопроводу. На підставі виконаного обчислювального експерименту визначено значний ризик токсичного ураження людей в с.м.т. Синельникове, біля якого розташований аміакопровод «Тольятті-Одеса».
Математичне моделювання процесу нейтралізації агресивної домішки у підземних водах: експрес модель
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович; Гунько, Олена Юріївна; Кузнецов, Віталій Миколайович; Звонарьова, Ольга Віталіївна
UKR: Мета. Одним з сучасних засобів захисту підземних вод при наявності агресивної домішки є використання проникних бар’єрів (reactive barrier). При проведенні проєктних робіт важливо заздалегідь визначати ефективність проникних бар’єрів. Для рішення такої складної задачі потрібно мати спеціалізовані математичні моделі. В роботі розглядається розробка чисельних моделей для розрахунку процесу нейтралізації агресивної домішки в потоці підземних вод за допомогою проникного бар’єру з урахуванням гідродинаміки течії. Методика. Гідродинаміка підземних вод описується двовимірним рівнянням (планова модель) фільтрації безнапірного потоку ґрунтових вод. Для моделювання процесу руху агресивної домішки в потоці ґрунтових вод використовується двовимірне рівняння конвективно-дисперсійного поширення забруднювача в безнапірному потоці підземних вод. Для чисельного інтегрування рівняння фільтрації ґрунтових вод використовуються дві кінцево-різницеві схеми розщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння масоперносу агресивної домішки використовується схема розщеплення по фізичним процесам. Результати. Здійснено програмну реалізацію розроблених чисельних моделей динаміки ґрунтових вод та масопереносу агресивної домішки. Розроблені комп’ютерні коди є інструментом для оперативного аналізу ефективності використання проникного бар’єру. Наукова новизна. Розглянуто рішення комплексної задачі геоміграції – рух агресивної домішки та її нейтралізація у проникному бар’єрі (reactive barrier). Для аналізу ефективності роботи проник-ного бар’єру розроблено чисельну модель динаміки підземних вод та масопереносу агресивної домішки в ґрунтових водах. На базі розроблених чисельних моделей розроблено комп’ютерні коди для проведення обчислювальних експериментів. Розроблені чисельні моделі дають можливість протягом одного робочого дня здійснити серію розрахунків для наукового обґрунтування параметрів проникного бар’єру. Практична значимість. Побудовані чисельні моделі дають можливість оперативно вирішувати складні задачі в галузі охорони водних ресурсів від забруднення.
Математичне моделювання процесу нестаціонарної теплопровідності крізь стінку
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Кіріченко, Павло Сергійович; Козачина, Віталій Анатолійович; Полторацька, Вікторія Миколаївна
UKR: Мета. Екстремальні ситуації на промислових об’єктах часто призводять до виникнення пожежі, зокрема, пожежі виникають в разі атаки дронів на нафтосховища. У такому випадку в повітря потрапляє значна кількість хімічно небезпечних речовин (продукти згорання палива) та з’являється ризик термічного ураження працівників. Для зменшення ризику термічного ураження використовують різні засоби та конструкції. Під час проєктування захисних конструкцій потрібно заздалегідь визначати їх ефективність та час можливого руйнування. Це потребує розробки та використання спеціалізованих математичних моделей. Ця робота присвячена розробці чисельних моделей, що дозволяють прогнозувати теплові поля на промисловому майданчику в разі пожежі та оцінювати ризик руйнування захисної стінки (бар’єру). Методика. Для чисельного розв’язання задач аеродинаміки (визначення поля швидкості вітру), розрахунку зон теплового забруднення повітря на промисловому майданчику та визначення динаміки зміни температури в середині захисного бар’єра (стінки) використовуємо фундаментальні моделі механіки суцільного середовища. Для чисельного розв’язання моделювальних рівнянь використовуємо кінценнорізницеві схеми. Результати. Розроблено комп’ютерну програму, що дає можливість розв’язувати «зв’язану» задачу з визначення зони теплового забруднення повітря на промисловому майданчику та динаміку нагрівання захисного бар’єра (стінки). За допомогою запропонованої чисельної моделі та комп’ютерної програми можна в режимі реального часу розв’язувати задачу теплопровідності та теплопереносу. Наукова новизна. Наведено швидкорозрахункову чисельну модель для оцінювання часу руйнування захисного бар’єра на промисловому майданчику, де має місце пожежа. Аналіз теплових полів на промисловому майданчику та в середині захисного бар’єра здійснено шляхом чисельного інтегрування багатофакторного рівняння теплопереносу та теплопровідності. Задачу аеродинаміки розв’язано на базі моделі потенціального руху. Ці чисельні моделі потребують незначного комп’ютерного часу за практичної реалізації. Практична значимість. Запропоновані чисельні моделі можуть бути використані для первинної оцінки температурного поля в середині захисного бар’єра з метою визначення її ефективності з точки зору захисту зон від теплового забруднення на промисловому майданчику. Ця інформація може бути корисною на форескіз-етапі розробки захисних споруд.
Математичне моделювання процесу формування кислотних дощів у разі викидів із ТЕС
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Петренко, Володимир Дмитрович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Звонарьова, Ольга Віталіївна
UKR: Мета. Відомо, що кислотні дощі негативно впливають на навколишнє середовище. Формування кислотних опадів в атмосфері відбувається внаслідок хімічної взаємодії продуктів горіння палива та атмосферної вологості. Кислотні дощі призводять до втрати врожаю, погіршення плодючості землі, закислення води у водоймах. Актуальною проблемою залишається розробка науково обґрунтованих методів дослідження інтенсивності такого кислотного забруднення атмосферного повітря та поверхні ґрунту в регіонах, де мають місце значні викиди від ТЕС. Для розв’язання цієї задачі важливо використовувати математичне моделювання, оскільки визначити експериментальним шляхом вплив викидів від ТЕС на формування кислотних дощів неможливо. Тому основною метою роботи є створення математичної моделі для прогнозування утворення кислотних дощів у разі викидів з ТЕС. Методика. Для прогнозування процесу формування кислотного дощу використано тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу забруднювача, що враховує профіль швидкості вітру, атмосферну стратифікацію, інтенсивність емісії домішки, напрям вітру. Це рівняння також використано для опису процесу перенесення водної пари в атмосферному повітрі. Щоб описати процес утворення кислоти в атмосферному повітрі, використано стехіометричне співвідношення. Чисельне інтегрування моделювального рівняння переносу здійснено за допомогою методу розщеплення. Результати. Побудовано багатофакторну чисельну модель, що дозволяє визначати зони, де формуються кислотні дощі. Розглянуто задачу прогнозування формування кислотного дощу в разі викидів від ТЕС на базі побудованої чисельної моделі. Наукова новизна. Запропоновано чисельну модель для прогнозування виникнення кислотного дощу внаслідок викидів із ТЕС. Модель є багатофакторною та враховує конвекцію, атмосферну дифузію, нерівномірний профіль вітру. Створено комп’ютерний код, що дозволяє оперативно оцінювати зони кислотного забруднення. Практична значимість. Розроблений комп’ютерний код для аналізу зон кислотного забруднення довкілля в разі промислових викидів дає можливість прогнозувати інтенсивність такого забруднення в різних метеоумовах.
Математичне моделювання теплового режиму в обтічнику ракети-носія на етапі передстартової підготовки
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Козачина, Віталій Анатолійович; Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Семененко, П. В.; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UKR: Мета. Розвиток систем супутникового зв’язку базується на транспортуванні супутників у космосі. Транспортування супутника на орбіту здійснюють за допомогою ракети-носія. Супутник розміщується в транспортному відсіку в середині головного обтічника. На етапі передстартової підготовки необхідно дотримуватися жорстких умов середовища в середині головного обтічника. Зокрема, дуже важливо спрогнозувати температурне поле в транспортному відсіку в середині головного обтічника під час його примусової вентиляції на етапі передстартової підготовки. Для рішення цієї задачі потрібно мати спеціалізовані математичні моделі. Головною метою роботи є розробка швидкорозрахункової моделі для оцінювання температурних полів у середині обтічника ракети-носія. Методика. Для розрахунку температурного поля, що формується вентиляцією транспортного відсіку та виділенням тепла від різних елементів супутника, було використано рівняння енергії. Це рівняння враховувало інтенсивність тепловиділення з різних частин супутника, картину обтікання супутника повітряним потоком, теплообмін у транспортному відсіку. Неоднорідне поле швидкості повітряного потоку в транспортному відсіку розраховано на основі моделі потенційної течії. Для чисельного інтегрування рівнянь моделі використано скінченорізницеві схеми. Результати. Розроблено комп’ютерний код, який реалізує запропоновану чисельну модель. Наведено результати обчислювальних експериментів з оцінки температурного режиму в головному обтічнику ракети-носія для різних супутників. Наукова новизна. Створено швидкорозрахункову CFD-модель для аналізу теплових полів у середині обтічника ракети-носія на етапі передстартової підготовки. Модель дає можливість визначати в середині обтічника зони з підвищеною температурою. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути корисна для вибору та обґрунтування режиму вентиляції головного обтічника ракети-носія на етапі передстартової підготовки з метою забезпечення рекомендованого діапазону температури біля супутника. Також може бути використана для первинної оцінки температури в головному обтічнику на етапі обґрунтування режиму терморегулювання для конкретного супутника або супутникової системи.
Моделювання біологічного очищення стічних вод в аеротенку з рухомим біоценозом
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2021) Біляєв, Микола Миколайович; Лемеш, Максим Вікторович; Задоя, Вячеслав Олександрович; Машихіна, Поліна Борисівна; Татарко, Л. Г.; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UKR: Мета. Основною метою статті є розробка чисельної моделі для аналізу процесу біологічного очищення стічних вод в реакторі з рухомим біоценозом. Методика. Для математичного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод в реакторі з рухомим біоценозом використано гідродинамічну модель нев’язкої безвихрової течії. Крайові умови для моделювального рівняння розраховано на поверхнях біореактора, твердих стінках, верхній поверхні; на вхідній границі; на границі витоку зі споруди. Для розрахунку процесу руху активного мулу та субстрату в біореакторі використано модель масопереносу, що враховує конвективно-дифузійний рух. Процес біологічного очищення води в тій частині біореактора, де немає рухомих носіїв біоценозу, розраховано на базі моделі Monod. А процес біологічного очищення води в частині біореактора з рухомими носіями розраховано на базі емпіричної моделі в три етапи. На першому етапі визначено субстрат за допомогою моделі Harremoes. На другому етапі розраховано швидкість «споживання» субстрату в біоплівці. На третьому етапі визначено зміну концентрації субстрату в зоні, де розташовані носії біоценозу, за рахунок конвективного руху, дифузії субстрату в потоці та його деструкції в біоплівці на носіях. Хаотичний рух носіїв біоценозу в реакторі змодельовано на базі параболічного рівняння дифузії. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь використано кінцево-різницеві схеми. Результати. Здійснено програмну реалізацію побудованої чисельної моделі. Проведено обчислювальний експеримент із визначення ефективності біологічного очищення стічних вод у різних частинах біореактора. Наукова новизна. Створено ефективну багатофакторну чисельну модель, що дозволяє оперативно аналізувати ефективність біологічного очищення стічних вод в аеротенку з рухомими носіями біоценозу. Практична значимість. Створена двовимірна чисельна модель може бути використана для проведення серійних розрахунків на етапі проєктування систем біологічного очищення стічних вод та аналізу ефективності роботи біореакторів за різних умов експлуатації.
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.
Моделювання забруднення довкілля в разі емісії аміаку з пошкодженого трубопроводу
(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2021) Амеліна, Лариса Володимирівна; Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Вергун, О. О.; Русакова, Тетяна Іванівна
UK: Мета. Ця робота передбачає розробку гідравлічної моделі для розрахунку нестаціонарного витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу та імплементацію цієї моделі в чисельну модель прогнозу аварійного забруднення атмосфери. Методика. Для розв’язання поставленої задачі використано розрахункові залежності гідравліки напірних потоків. Для розрахунку процесу випарювання аміаку з пошкодженого трубопроводу також використано емпіричну модель. Для розрахунку процесу розповсюдження аміаку в атмосферному повітрі використано тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Під час математичного моделювання розповсюдження аміаку з пошкодженого трубопроводу враховано зміну з висотою швидкості вітрового потоку, а також зміну з висотою вертикального коефіцієнта атмосферної дифузії, динаміку зміни з часом інтенсивності витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу. Для чисельного розв’язання тривимірного диференціального рівняння переносу аміаку в атмосферному повітрі здійснено його фізичне розщеплення: виділено рівняння, що описує перенос домішки за рахунок конвекції, рівняння, що описує перенос домішки за рахунок атмосферної дифузії, та рівняння, що описує зміну концентрації аміаку в повітрі внаслідок дії джерела емісії. Для чисельного інтегрування рівняння конвективного переносу аміаку в повітрі використано метод Мак-Кормака, рівняння дифузійного переносу домішки – метод Річардсона, рівняння, що описує зміну концентрації аміаку під дією джерела емісії, – метод Ейлера. Результати. На основі розробленої моделі нестаціонарного витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу та чисельної моделі розповсюдження аміаку в атмосферному повітрі проведено обчислювальний експеримент для оцінки рівня забруднення атмосферного повіт-ря та підстильної поверхні у випадку аварійного витоку аміаку на ділянці, де аміакопровід «Тольятті – Одеса» перетинає річку Дніпро. Отримано дані щодо нестаціонарного забруднення довкілля. Наукова новизна. Розроблено математичну модель, що дозволяє розраховувати нестаціонарний процес витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу. Запропоновано чисельну модель для визначення областей забруднення в разі аварійного витоку аміаку з аміакопроводу «Тольятті – Одеса». Практична значимість. На базі розробленої моделі створено код, що дозволяє оперативно прогнозувати динаміку забруднення навколишнього середовища за аварійного витоку аміаку. Запропонована математична модель може бути використана під час розробки плану ліквідації аварійної ситуації (ПЛАС) для хімічно небезпечних об’єктів.
Моделювання масопереносу у спорудах водовідведення
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Коваленко, Антоній Станіславович; Побєдьонний, Руслан Павлович; Чирва, М. В.
UKR: Постановка проблеми. Проектування систем очищення стічних вод – складний процес, що потребує використання спеціальних математичних моделей. Як правило, на етапі проектування споруд систем водовідведення використовуються емпіричні моделі, що дозволяють отримати лише «інтегральну» характеристику ефективності очищення стічних вод. Але в низці випадків важливо мати інформацію щодо просторового розподілу концентрації домішки в споруді. Для розв’язання даної задачі потрібно мати тривимірні математичні моделі. Наразі існує дефіцит таких моделей, тому створення тривимірних багатофакторних моделей для аналізу ефективності споруд систем водовідведення бачиться актуальним. Мета роботи – розроблення тривимірної чисельної моделі для аналізу процесу масопереносу для визначення концентрації домішки у відстійнику. Методика. Аналіз концентраційних полів домішки у відстійнику здійснюється шляхом чисельного інтегрування тривимірного рівняння для потенціалу швидкості та тривимірного рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості застосовується змінно-трикутний метод та метод Лібмана. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки використовуються скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Створено динамічну багатофакторну чисельна модель для аналізу процесу масопереносу домішки у відстійнику шляхом обчислювального експерименту. Практична значущість. Побудована багатофакторна чисельна модель дає можливість аналізувати ефективність очищення стічних вод у відстійниках, що мають складну геометричну форму та не можуть бути розраховані на базі існуючих інженерних методик. Висновки. На базі розробленої тривимірної чисельної моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє оперативно отримати інформацію про розподіл концентрації домішки у відстійнику.
Моделювання нестаціонарного процесу масопереносу в підземних водах
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Мета. Інфільтрація забруднених вод, аварійні розливи хімічно небезпечних речовин у ґрунтові води призводять до формування у водоносних шарах значних за розмірами зон техногенного забруднення. Тому важливою є розробка систем захисту від забруднення підземних вод. Для аналізу ефективності роботи таких систем захисту на етапі проєктування потрібно мати науково обґрунтовану інформацію про динаміку зміни зон забруднення у підземних водах. Така інформація може бути отримана за допомогою методу математичного моделювання. Робота спрямована на створення чисельної моделі для розрахунку нестаціонарного процесу геоміграції за умови застосування хімічного захисту підземних вод від забруднення. Методика. Для опису динаміки підземних потоків розглянуто два рівняння фільтрації, що дозволяють проводити математичне моделювання процесу фільтрації як під час розв’язання планових задач, так і для розв’язання задач профільної фільтрації. Для аналізу зміни якості підземних вод використано двовимірне рівняння геоміграції. Це рівняння враховує конвективний перенос домішки у фільтраційному потоці, дисперсію, інтенсивність інфільтрації домішки в підземний потік. Також це рівняння використано для розрахунку руху нейтралізатора у ґрунтових водах. Чисельне інтегрування рівняння фільтрації проведено за допомогою скінченнорізницевих методів. Для чисельного інтегрування рівняння геоміграції використано неявну схему розщеплення. Результати. Побудовано швидкозастосовну чисельну модель розрахунку динаміки ґрунтових вод. Модель є також платформою для розв’язання іншої важливої задачі – розрахунку процесів геоміграції. Запропоновано чисельну модель розрахунку нестаціонарного процесу геоміграції, що дає можливість оцінювати не тільки процес формування зон забруднення в потоці ґрунтових вод, але і визначати ефективність методу нейтралізації домішки в підземному потоці. Наукова новизна. Побудовано ефективні чисельні моделі для експрес-оцінювання зміни динаміки ґрунтових вод та їх якості під дією техногенного джерела. Ці моделі враховують комплекс важливих фізичних факторів, що впливають на процес геоміграції та процес нейтралізації домішки в підземному потоці. Практична значимість. Розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє методом обчислювального експерименту визначати ефективність процесу нейтралізації агресивної домішки в ґрунтових водах з метою їх захисту від техногенного забруднення.
Моделювання поширення домішки в робочому приміщенні при складній схемі вентиляції
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, УДУНТ, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Колесников, С. О.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається розробка та практичне використання чисельної моделі для аналізу процесу забруднення повітря в робочому приміщенні при аварійному витоку токсичної речовини. Мета роботи. Створення чисельних моделей аеродинаміки та масопереносу нестаціонарного процесу розповсюдження токсичної речовини в робочому приміщенні. Методика. Моделювання розповсюдження токсичної речовини при роботі аварійної вентиляції здійснюється на базі рівняння Лапласа для потенціалу швидкості та рівняння масопереносу, що враховує конвективний та дифузійний перенос токсичної речовини. Чисельне інтегрування моделюючих рівнянь механіки суцільного середовища здійснюється за допомогою кінцево-різницевих схем з використанням метода маркування. Наукова новизна. Створена чисельна модель для прогнозування рівня забруднення повітря в робочому приміщенні внаслідок емісії токсичного газу. Модель базується на чисельному інтегруванні фундаментальних рівнянь механіки суцільного середовища. Особливістю чисельної моделі є врахування основних фізичних факторів, що впливають на розповсюдження токсичного газу в приміщенні (наявність обладнання в приміщенні, положення отворів вентиляції, міста емісії токсичної речовини тощо) та швидкість розрахунку. Практична значущість. Розроблена чисельна модель може бути використана для наукового обґрунтування параметрів аварійної вентиляції для робочих приміщень, де можлива емісії токсичних речовин. Висновки. Для аналізу та прогнозу процесу хімічного забруднення робочого приміщення розроблена динамічна багатофакторна чисельна модель. Особливістю чисельної моделі є можливість враховувати основні фізичні фактори, що впливають на формування областей забруднення в робочих приміщеннях. Розроблена чисельна модель може бути використана для наукового обґрунтування параметрів аварійної вентиляції для швидкого зниження концентрації токсичної (або вибухонебезпечної) речовини в робочому приміщенні.