Browsing by Author "Машихіна, Поліна Борисівна"

Now showing 1 - 19 of 19

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 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.
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.
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.
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 біля автодоріг та оцінювання ризику захворювань у людей, які перебувають у зоні впливу викидів від автомобілів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Кузнецов, Віталій Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Звонарьова, Ольга Віталіївна; Машихіна, Поліна Борисівна
UKR: Мета. Робота спрямована на розробку чисельної 2D-моделі, яка дозволяє швидко розрахувати всмоктування забрудненого повітря біля дороги. Швидка розрахункова модель CFD, має враховувати метеорологічні параметри, всмоктувальну трубу біля дороги для видалення забрудненого повітря, швидкість викиду токсичних газів. Методика. Розроблена модель базується на рівнянні потенційного потоку та рівнянні масопереносу забруднювача. Рівняння потенційного потоку використовують для обчислення вітрового потоку біля дороги у разі застосування всмоктувальної труби. Для розв’язання рівняння потенційної течії використано метод чисельного інтегрування Лібмана. Для розв’язання рівняння конвективно-дифузійної дисперсії використано неявну змінно-трикутну різницеву схему. Чисельне інтегрування здійснено за допомогою прямокутної різницевої сітки. Для створення форми комплексної розрахункової зони використано метод пористості («метод маркерів»). Викиди токсичних газів від автомобіля змодельована за допомогою дельта-функції Дірака для точкового джерела. Результати. Розроблена чисельна 2D-модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання забруднювальних речовин біля дороги. Модель враховує вплив автомобіля та всмоктувальної труби, розташованої біля дороги для видалення забрудненого повітря. На основі розроблених чисельних моделей проведено обчислювальний експеримент для оцінки впливу застосування всмоктувальної труби на локальне забруднення атмосферного повітря біля дороги. Наукова новизна. Розроблена чисельна модель дозволяє розрахувати двовимірну схему потоку біля дороги, де використано такий захід пом’якшення, як всмоктувальна труба. Модель дозволяє виконувати швидкі розрахунки забруднення повітря з урахуванням впливу захисного бар’єру. На базі даних про розподіл концентрації небезпечної речовини визначено ризик появи захворювань у людини, яка перебуває в зоні впливу викидів від автотранспорту. Практична значимість. Здійснено програмну реалізацію розробленої чисельної моделі, проведено обчислювальний експеримент, що проілюстрував ефективність використання моделі для вирішення прикладних задач. Наведено результати чисельного експерименту.
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 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».
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 процесів фільтрації та тепломасопереносу в підземних водах: прикладні аспекти
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Бубнова, О. А.; Мірошник, Віталій Анатолійович; Маркуль, Руслан Володимирович; Машихіна, Поліна Борисівна; Берлов, Олександр Вікторович
UKR: Мета. Утилізація рідинних відходів є актуальною проблемою в багатьох країнах світу. Найбільш широко поширеним засобом їх утилізації є створення ставків-відстійників. Однак такий підхід вимагає значних площ землі, що виводяться з експлуатації, а також супроводжується інтенсивним забрудненням зони аерації та ґрунтових вод, які широко використовуються для водопостачання в сільській місцевості. Тому постійно здійснюється пошук альтернативних методів утилізації рідинних відходів для кожного конкретного регіону. Одним з шляхів утилізації рідинних відходів, що часто використовується, зокрема, за кордоном, є підземне заховання відходів. Такий підхід може бути дуже ефективним та не шкодить навколишньому середовищу, якщо є відповідні гідрологічні умови в регіоні, а саме – підземні горизонти, що розташовані глибоко та містять некондиційні підземні води. Використання такого підходу потребує використання спеціалізованих математичних моделей. Метою роботи є розробка швидкорозрахункових математичних моделей для оцінювання впливу підземного заховання рідинних стоків на забруднення підземних вод. Методика. Для рішення задач масопереносу домішки в підземному водоносному горизонті використовується рівняння масопереносу. Для моделювання динаміки ґрунтових вод використовується планова модель фільтрації. Для опису процесу геоміграції використовується двовимірне рівняння масопереносу. Процес теплового забруднення ґрунтових вод моделюється на базі рівняння енергії. Для чисельного інтегрування рівняння фільтрації використовується явна різницева схема. Чисельне інтегрування моделюючого рівняння масопереносу та енергії здійснюється на базі змінно-трикутної схеми розщеплення. Результати. Розглянуто побудову математичних моделей тепломасопереносу, що дозволяють оцінювати динаміку зміни режиму ґрунтових вод та процесів тепломасопереносу при підземному захованні рідинних відходів. Наукова новизна. Розглянуто побудову чисельних моделей для аналізу впливу підземного заховання рідинних відходів на підземні води. Чисельні моделі враховують конвективно-дифузійний процес поширення домішки та зміну теплового режиму в ґрунтових водах. Практична значимість. Розглянуті математичні моделі можуть бути використані при проектуванні систем підземного заховання рідинних відходів.
Оптимізація енергоспоживання насосного обладнання ВНС шляхом підбору сучасних насосів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2026) Кіріченко, Павло Сергійович; Савін, Валерій Валерійович; Козачина, Віталій Анатолійович; Машихіна, Поліна Борисівна; Козачина, Валерія Вячеславівна
UKR: Мета. Дослідження з визначення оптимального з технічного та економічного погляду варіанту заміни насосного обладнання на прикладі насосної станції другого підйому ВНС–45, що експлуатується у місті Кривий Ріг. Методика. Дослідження реалізовано у декілька етапів: аналіз фактичного режиму роботи станції, порівняння технічних характеристик альтернативних насосів, побудова графіків сумісної роботи насосів із системою, статистична обробка результатів і оцінка практичної цінності. Такий підхід дозволив забезпечити комплексність аналізу й достовірність висновків. У роботі застосовано методи гідравлічного розрахунку, графічного моделювання та аналізу паспортних характеристик насосів. Усі параметри аналізувались при середньодобовій витраті води 83,07 м3/год. Результати дослідження показали, що найбільш ефективними є насоси Grundfos NB 65–200/198 та MVAe.65–200.A.1100, які забезпечують зниження середньомісячного споживання електроенергії на понад 30 % порівняно з існуючим агрегатом типу Д320–50. Результати. Вирішені питання надмірного енергоспоживання об’єктами систем централізованого водопостачання. Значну частину витрат комунальних підприємств становить робота насосного обладнання, яке у більшості випадків є технічно застарілим і функціонує поза межами оптимального режиму роботи та є енергонеефективним. Отримані результати можуть стати основою для подальших досліджень у напрямку впровадження систем автоматичного керування на базі змінних швидкостей обертання насосів та алгоритмів оптимізації. Наукова новизна. Розроблений науково обґрунтований підхід до модернізації агрегатів насосного обладнання, яке у більшості випадків є технічно застарілим і функціонує поза межами своєї оптимальної робочої зони, з метою підвищення енергоефективності. Практична значимість. Практична цінність дослідження полягає в створенні універсальної інженерної моделі підбору насосного обладнання для міських водопровідних систем, що не потребує зміни гідравлічної схеми або впровадження складних алгоритмів керування. Модель може бути застосована на аналогічних об’єктах без додаткових капіталовкладень у інженерну (трубопровідну) інфраструктуру.
Оцінювання впливу об’єкта енергетики на забруднення навколишнього середовища
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєва, Вікторія Віталіївна; Губін, О. І.; Машихіна, Поліна Борисівна; Усенко, Андрій Юрійович; Тимошенко, Л. О.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання впливу котельної на забруднення атмосферного повітря. Таке оцінювання дуже важливе у разі розташування котелень поблизу селитебних зон. Оскільки метеоумови для кожного регіону характеризуються зміною напряму вітру, інтенсивністю атмосферної дифузії, появою штилю, важливо мати інформацію про формування зон забруднення в селитебних зонах. Для розв’язання даної задачі дуже важливе використання математичного моделювання, тому що наразі неможливо створити достатню кількість постів спостереження біля об’єктів паливно-енергетичного комплексу. Мета роботи − чисельний аналіз впливу котельної на інтенсивність забруднення атмосферного повітря за різних метеоумов. Методика. Для оцінювання зон забруднення, що формуються в атмосферному повітрі під час викиду з труби котельні, використовується 3D-рівняння конвективно-дифузійного переносу. Модель враховує атмосферну стратифікацію, інтенсивність емісії домішки, профіль вітру, швидкість вітру. Чисельне інтегрування рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки здійснюється за допомогою скінченно різницевих схем. Моделювальне рівняння розщеплюється на рівняння конвективного переносу забруднювальної речовини та рівняння розсіювання забруднювальної речовини шляхом атмосферної дифузії. Окремо розв’язується рівняння, що описує зміну концентрації домішки в атмосферному повітрі внаслідок викиду забруднювальної речовини з труби. На наступному етапі будуються скінченно різницеві схеми, що дозволяють розв’язати рівняння розщеплення. Наукова новизна. На базі побудованої чисельної моделі визначені зони забруднення атмосферного повітря під час викиду СО з труби котельні. Запропонована чисельна модель дозволяє прогнозувати забруднення атмосферного повітря для різних метеоумов у рамках одного пакета програм. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний пакет програм на базі запропонованої чисельної моделі, що дає можливість здійснювати аналіз зон хімічного забруднення атмосферного повітря, які формуються під час викиду домішки з труби котельні за різних метеоумов. Висновки. На базі запропонованої чисельної моделі здійснено прогнозування зон хімічного забруднення атмосферного повітря в селитебній зоні, в якій розташовується котельня. Наведено результати обчислювального експерименту.
Посилення систем водопостачання та реконструкція систем водопостачання при гідравлічному перенавантаженні
(Журфонд, Дніпро, 2021) Машихіна, Поліна Борисівна; Гунько, Олена Юріївна
UK: У монографії висвітлено актуальну інформацію щодо стану систем водопостачання в Україні та світі. Узагальнено проблеми, пов'язані з якістю питної води, наведено методи і способи посилення та реконструкції систем водопостачання при гідравлічному перенавантаженні об'єктів водопостачання. Розглянуто загальний підхід та напрямки вирішення характерних проблем реконструкції водопровідних систем. Наведено приклади реконструкції водоочисних споруд та об'єктів водопостачання.
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.
Реконструкція систем водопостачання та водовідведення
(Журфонд, Дніпро, 2021) Долина, Леонід Федорович; Машихіна, Поліна Борисівна; Козачина, Віталій Анатолійович
UK: У монографії висвітлено основні відомості про стан систем водопостачання та водовідведення в Україні та світі. Узагальнено проблеми, пов’язані з якістю питних та стічних вод, намічено методи та способи реконструкції станцій підготовки питних та переробки стічних вод. Описано нові технології та надано технологічні схеми очистки муніципальних стічних вод від різних сучасних забруднень (лікарських засобів, пластику, тощо). Наведено приклади по реконструкції різноманітних споруд систем очистки природних та стічних вод і водовідвідних споруд.
Розрахунок забруднення атмосферного повітря у випадку розлиття хімічно небезпечної речовини
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Машихіна, Поліна Борисівна; Якубовська, Зінаїда Миколаївна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача прогнозування областей хімічного забруднення на промисловому майданчику при інверсії в атмосфері та випарюванні хімічно небезпечної речовини від зони розлиття. Мета роботи − розроблення методу розрахунку інтенсивності, форми областей забруднення в атмосфері, що формуються в умовах інверсії. Методологія. Для розрахунку поширення хімічно небезпечних речовин в атмосфері в умовах інверсії використовується тривимірне рівняння переносу домішки сумісно з підходом М. Берлянда, щодо визначення величини вертикального коефіцієнта дифузії для такої несприятливої метеоумови. Чисельне інтегрування рівняння переносу домішки здійснюється за допомогою двох скінченнорізницевих схем. Обидві схеми базуються на використанні методу розщеплення. Результати. Запропонований ефективний метод розрахунку областей забруднення атмосфери, що формуються при випарюванні хімічно небезпечної речовини від зони розлиття. Розроблена комп’ютерна програма, дає можливість швидко визначати ці зони забруднення атмосфери в умовах інверсії. Наведено результати обчислювального експерименту. Наукова новизна. Розроблено метод, що дозволяє оцінювати розміри та інтенсивність зон хімічного забруднення, які формуються в атмосфері при інверсії та випарюванні речовини від зони розлиття. Практична цінність. На базі розробленого методу створено програму для проведення обчислювального експерименту з оцінювання зон забруднення атмосфери на промислових майданчиках при аварійних розливах хімічно небезпечних речовин.
Чисельне моделювання забруднення атмосфери при екстремальній ситуації на хлоропереливній станції
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2021) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Губін, Олександр Ігорович; Гунько, Олена Юріївна; Машихіна, Поліна Борисівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача прогнозування динаміки формування зон хімічного забруднення внаслідок аварійного викиду хлору на хлоропереливній станції. Поблизу цієї хлоропереливної станції розташовується крупне селище, тому у випадку виникнення екстремальної ситуації з’являється ризик токсичного ураження людей. З цієї точку зору розробка ефективних багатовимірних математичних моделей , що дозволяють виконати прогноз формування зон хімічного зараження має значну актуальність. Мета роботи. Розробка чисельної багатопараметричної моделі та комп’ютерної програми для прогнозування динаміки забруднення атмосферного повітря внаслідок аварійного витоку хлору на хлоропереливній станції. Методика. Для математичного моделювання процесу розповсюдження хімічно небезпечної речовини використовується тривимірне рівняння масопереносу (рівняння Г.І.Марчука). Дане моделююче рівняння враховує різний напрям вітру,зміну з висотою вертикального коефіцієнту атмосферної дифузії, інтенсивність викиду хімічно небезпечної речовини, місце розташування джерела емісії. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння масопереносу використовуються кінцево-різницеві схеми розщеплення. Попередньо, для моделюючого рівняння масопереонсу здійснюється фізичне його розщеплення: розглядаються роздільно рівняння переносу за рахунок швидкості та за рахунок дифузії. Також окремий крок–зміна концентрації хімічно небезпечної речовини за рахунок дії джерела забруднення. Далі будується різницева схема розщеплення. На кожному кроці розщеплення значення концентрації хімічно небезпечної речовини визначається за явної схемою. Наукова новизна. Запропонована чисельна модель, що дозволяє розрахувати динаміку аварійного забруднення атмосферного повітря внаслідок викиду хімічно небезпечної речовини. Математична модель враховує фізичні фактори, що істотно впливають на процес розповсюдження хімічно небезпечної речовини в атмосфері. Практична значущість. На базі розробленої моделі створений код, що дозволяє оперативно розраховувати процес аварійного забруднення атмосфери. Математична модель може буду використана при розробці плану ліквідації аварійної ситуації. Висновки. Розроблена математична модель та комп’ютерний код, що реалізує її, дозволяють досліджувати динаміку розповсюдження хімічно небезпечної речовини в атмосферному повітрі. Розроблена комп’ютерна програма може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності. Представлені результати обчислювального експерименту.
Швидкорозрахункові моделі в задачах водокористування
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Машихіна, Поліна Борисівна; Біляєв, Микола Миколайович; Калашников, Андрій Вікторович; Цуркан, Владислав Вячеславович; Набієв, Заур Шовгі Огли; Сєрєдін, Борис В.
UKR: Мета. На етапі ескізного проєктування різноманітних споруд у системах водопостачання та водовідведення потрібно мати комплекс математичних моделей для проведення серійних розрахунків з оцінювання ефективності роботи цих споруд у різних умовах. Потрібні математичні моделі, що враховують основні фізичні фактори. Такими моделями є математичні моделі гідродинаміки та масопереносу. Складність математичної постановки задач масопереносу для систем водопостачання та водовідведення полягає у використанні чисельних методів. Це пов’язано з тим, що у фундаментальних моделях механіки суцільного середовища застосовують багатофакторні диференціальні рівняння. Для практичного використання особливо важливо мати швидкорозрахункові чисельні моделі, щоб провести серійні розрахунки протягом робочого дня. Основною метою роботи є розробка швидкорозрахункових чисельних моделей для розв’язання комплексу задач у галузі водопостачання та водовідведення. Методика. Під час розв’язання задач масопереносу використовують фундаментальні рівняння механіки суцільного середовища: рівняння для потенціалу швидкості, рівняння фільтрації, рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь використовують скінченнорізницеві схеми розщеплення. Побудову скінченнорізницевих схем здійснюють так, щоб отримати рівняння, для розв’язання яких можна застосувати явні формули. Чисельне інтегрування моделювальних рівнянь здійснюють на прямокутній різницевій сітці. Результати. Розроблено комплекс чисельних моделей, що може бути використаний на етапі ескізного проєктування споруд систем водопостачання та водовідведення. Побудовані чисельні моделі враховують основні фізичні фактори, що впливають на процеси масопереносу в цих спорудах. Наукова новизна. Запропоновано комплекс математичних моделей для дослідження багатофакторних процесів масопереносу в спорудах водопостачання та водовідведення. Чисельні моделі враховують конвективно-дифузійний процес поширення домішки. Практична значимість. Побудовані чисельні моделі можуть бути використані під час проєктування напірних фільтрів, водозаборів та споруд для нейтралізації стічних вод.