Статті КГВФ ФБАІ ДІІТ

Permanent URI for this collectionhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/16429

ENG: Articles

Browse

Now showing 1 - 8 of 8

Analysis of Air Dust Pollution in the Transport Compartment of the Launch Vehicle at the Stage of the Pre-launch Preparation
(Printing House “Technologija”, Kaunas, Lithuania, 2024) Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Kozachyna, Vitalii A.; Kozachyna, Valeriia V.; Mashykhina, Polina B.; Semenenko, Pavlo
ENG: At the stage of the pre-launch preparation, it is necessary to fulfill very strict environment conditions inside the main fairing where the satellite is located. Namely, it is very important to predict dust concentration inside the main fairing and especially near satellite surface during forced ventilation. To predict air dust pollution inside of main fairing 2D fluid dynamics numerical model has been developed. The governing equations include equation of potential flow to simulate air flow inside the main fairing and equation of pollutant dispersion. Also, empirical model has been used to calculate the number of dust particles fall to the satellite surface. Implicit finite difference schemes of splitting have been used for numerical integration of governing equations. The computer code has been developed on the basis of proposed numerical model. The results of computational experiments to estimate dust concentration field inside the main fairing of the launch vehicle are presented.
Environment Pollution Modeling on the Base of Quick Computing Models
(Ukrainian State University of Science and Technologies, 2025) Rusakova, Tetiana I.; Berlov, Oleksandr V.; Gubin, O. I.; Gunko, Olena Yu.; Mashykhina, Polina B.
ENG: Purpose. Development of a fast calculation models for determining zones of ground waters and air chemical pollution during the emission of chemically hazardous substances from anthropogenic sources of pollution. To mod-el the process of passive impurity transfer in ground waters and in atmospheric air, the G. Marchuk model is used, which takes into account the speed and direction of the flow, the intensity of the emission of chemically hazardous substances, and atmospheric diffusion (dispersion in round waters). Methodology. The process of ground waters and air pollution modeling is based on the numerical integration of the mass transfer equation (G. Marchuk model). Two numerical models were built. One numerical model was built to simulate ground waters pollution. Another numerical model was built to simulate air pollution. The construction of a numerical models of the impurity propagation process was carried out by splitting of the mass transfer equation (G. Marchuk model). Then a variable-triangular finite-difference decomposition schemes were used for numerical integration. The unknown value of the concentration of a chemically hazardous substance is carried out using explicit formulas. A set of applied programs has been developed based on the constructed numerical models. Findings. A set of applied programs has been developed based on the constructed numerical models. The results of numerical calculations are presented, showing the efficiency of the proposed numerical models. Originality. Proposed numerical models of mass transfer allow to compute quickly the areas of chemical air pollution due to the emission of toxic substances from anthropogenic sources of pollution. Practical value. Based on the proposed numerical models, a computer code has been developed. The developed models and computer code make it possible to estimate the size and intensity of environmental pollution, and can be used in solving the problem of assessing the negative impact on the ground waters and air from different sources. The results of numerical calculations show the operability of the proposed models.
Forecasting Zones of Air Pollution from Solid Waste Landfills
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Medvedieva, Olha O.; Dziuba, Serhii V.; Biliaiev, Mykola M.; Kozachyna, Vitalii A.; Kirichenko, Pavlo S.
ENG: Purpose. The work is aimed at developing a mathematical model that allows to quickly calculate the area of chemical air pollution during the emission of hazardous substances from solid waste landfills. The mathematical model takes into account meteorological parameters, geometric shape of the landfill, intensity of emission of hazardous substances from the landfill. Methodology. The two-dimensional equation of convective diffusion transfer of a conservative impurity from the atmosphere is used to analyze the intensity and size of chemical air pollution during the emission of hazardous substances from the landfill. A difference scheme of splitting is used to numerically solve the equation of convective-diffusive transfer of an impurity. The emission of hazardous substances from the landfill is modeled using the Dirac delta function. Findings. The developed mathematical model takes into account the main physical factors that affect the process of dispersion of hazardous substances from the landfill. On the basis of the developed numerical model, a computational experiment was conducted to assess the impact of the landfill on the environment. Originality. On the basis of the developed numerical model, a computer code was developed that allows predicting chemical pollution of the atmospheric wind and the underlying surface in the event of emission of hazardous substances from the surface of a solid waste landfill. The developed model and computer code make it possible to quickly assess the extent and intensity of environmental pollution from landfills, which is important when selecting sites for new or reconstructed landfills. Practical value. The software implementation of the developed numerical model was carried out, and a computational experiment was conducted to illustrate the effectiveness of using the model to solve applied problems related to the impact of landfills on the environment. The results of the numerical experiment are presented.
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, Олена Анатоліївна
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 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.
Математичне моделювання забруднення повітря після вибуху в кар’єрі: експрес прогноз
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Медведєва, Ольга; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Кіріченко, Павло Сергійович; Козачина, Віталій Анатолійович; Усенко, Андрій Юрійович
UKR: Мета. Розробка CFD моделі, що дає можливість оперативно прогнозувати рівень пилового забруднення атмосферного повітря після вибуху в кар’єрі, розробка швидкої розрахункової моделі CFD. Методика. Для рішення задачі аеродинаміки та масопереносу використовуються фундаментальні рівняння механіки суцільного середовища. Поле швидкості повітряного потоку моделюється за допомогою рівняння Лапласа для потенціалу швидкості. Чисельне інтегрування рівняння Лапласу здійснюється за допомогою метода розщеплення. Після розщеплення будуються різницеві рівняння, що можуть бути вирішені за явною формуло. Для моделювання розповсюдження пилу в атмосферному повітрі використовується модель Г. Марчука. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу використовуються різницеві схеми розщеплення. На першому етапі здійснюється фізичне розщеплення на рівняння дифузії та конвективного переносу пилу. Далі будуються змінно-трикутні різницеві схеми розщеплення. Рельєф місцевості моделюється на прямокутній різницевій сітці за допомогою маркерів. Результати. Розроблений комплекс чисельних моделей для рішення за-дач: аеродинаміки та масопереносу вагомої домішки в атмосферному повітрі. Для побудови чисельних моделей використані кінцево-різницеві схеми розщеплення, що дозволяють отримати прості розрахункові залежності. Побудовані чисельні моделі дають можливість оперативно розраховувати динаміку пилового забруднення в умовах складного рельєфу місцевості. Наукова новизна. Побудовані чисельні моделі для аналізу динаміки пилового забруднення атмосферного повітря після вибуху в кар’єрі. Модель дає можливість враховувати геометричну форму рельєфу, метеоумови, швидкість гравітаційного осадження пилу, атмосферну дифузію, форму пилової хмари після вибуху. Модель може бути використана для експрес оцінювання впливу вибухів на навколишнє середовище. Практична значимість. Розроблений спеціалізований пакет комп’ютерних програм для проведення обчислювального експерименту на базі побудованих чисельних моделей. Наведено результати чисельного експерименту.
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.