2025

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/20207

Browse

Now showing 1 - 40 of 54

№ 1 (109) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
№ 2 (110) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
№ 3 (111) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
№ 4 (112) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
Consideration of the Upper Error Bound of Measurement Complex in the Analysis of Digitized Signals
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Zubko, Andrii V.; Shcheka, Vadym I.
ENG: Purpose. This work aims to: enhancing the reliability of certification tests for new rolling stock by integrating measurement system error considerations into the data analysis process; ensuring a more precise evaluation of compliance with safety and performance standards, minimizing the risk of undetected defects that could emerge during operation; improving risk assessment by reducing measurement uncertainties, thereby strengthening the decision-making process for rolling stock approval. Methodology. Analyzing existing approaches to certifying new rolling stock in accounting for measurement system errors. Developing a method for systematically integrating these errors into the data analysis process to enhance result accuracy. Assessing the impact of this approach on certification reliability and its effectiveness in identifying potential operational risks before deployment. Findings. An improved certification process incorporating measurement system error considerations has been proposed. The study demonstrates that this approach significantly reduces the probability of overlooking defects that may only become apparent during operation, thereby increasing the overall reliability of certification tests. Originality. A method for assessing the reliability of certification test data while considering measurement system errors has been developed. It has been proven that integrating these data into the test analysis process improves the accuracy of predicting the operational reliability of rolling stock and enhances the overall effectiveness of certification procedures. Practical value. The proposed approach enhances railway transport safety by ensuring a more reliable and accurate certification process for new rolling stock. This is particularly relevant in the context of Ukraine’s railway fleet modernization, including the intro-duction of Hyundai Rotem and Tarpan electric trains, as well as Škoda locomotives. By refining certification procedures, this methodology contributes to safer and more efficient railway operations.
The Effect of Stress Pulses on the Limited Endurance Under Cyclic Loading of Thermal-Hardened Carbon Steel
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Vakulenko, Ihor O.; Plitchenko, Serhii O.; Shevelieva, Kateryna Yu.
ENG: Purpose. The assess effect of stress pulses on the cyclic endurance of thermal-hardened carbon steel. Methodology. A sheet with a thickness of 1 mm was selected for the study, made of steel with 0.42% С after thermal hardening. The treatment consisted of quenching and tempering at 300 °С. The samples were subjected to cyclic loading on the Saturn-10 machine, under a symmetrical cycle of alternating bending, with a frequency of 100 min-1. Treatment with pulses of stress was carried out under conditions of «Iskra–23». To determine the effect pulses of stress on the cyclic endurance, samples after 50–60% by limit of endurance were subjected to doing pulses of stress. After completion treatment pulse of stress, the samples continued to be cyclically loaded until the moment of failure. The density of dislocations was measured by method of X-ray structural analysis on a DRON-3 diffractometer, by interferences (110), (211), (321). The complex of properties after thermal strengthening was determined under static tension, at a strain rate of 10-3 s-1. Findings. After processing with pulses of stress studied, thermally hardened steel with a hardness of 46–47 HRC, an increase in hardness by 11 % was obtained. According to the analysis of the cyclic loading curves of thermally hardened carbon steel, it was determined that due to the action pulses of stress, an increase in limit of endurance occurs in a wide range of cyclic overload. Structural studies have determined that, in proportion to decrease at magnitude of cyclic overload, an increase limit of endurance corresponds to higher number accumulated dislocations by different slip systems. Originality. The increase at density of dislocations from the action pulses of stress is due to the development processes of partial unlocking of dislocations after thermal strengthening and activation systems of sliding, which are not characteristic of these loading conditions of the steels. As a result of the action pulses of stress, the propagation deformation per cycle occurs at lower amplitudes of load, due to formation of an additional number of dislocations. According to analysis lines of French, it was determined that participation of an increased number of dislocations at propagation of deformation per cycle shifts a moment transformation of reversible damages into irreversible ones, towards an increase at number of cycles. Practical value. The obtained research results can be useful for assessing by influence of an external source of stress on the behavior of a carbon steel product under cyclic loading.
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.
Evaluation of Gabions Usage Effectiveness for Industrial Facilities Protection Against Damage
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Medvedieva, Olha O.; Dziuba, Serhii V.; Kalashnikov, Ivan V.; Biliaiev, Mykola M.; Kozachyna, Vitalii A.
ENG: Purpose. In the extreme situations at industrial sites, various damaging factors may appear, such as the spread of toxic substances in the air, the creation of a fireball, etc., which pose a threat to the lives of workers and have a significant negative impact on the environment. That is why today, special attention is being paid to the problems associated with the spread of debris during a drone attack. At an industrial site where oil product storage facilities are located, the debris generated during an explosion can damage the tank building and cause a fire. In this regard, the main objective of the study is to evaluate the effectiveness of using gabion to reduce the risk of damage to the oil storage facility during the movement of drone debris. Methodology. To achieve this goal, the paper considers the problem of flying debris in the event of a drone explosion at an industrial site where oil storage facilities are located. The use of gabion with sand is proposed to protect the tank building from the throwing effect of debris. It is proposed to develop a mathematical model of the movement of a fragment in the path of which the gabion is located. The effect of gabion as a protective screen on reducing the air temperature near a neighboring oil storage facility in the event of a fire at an industrial site is also considered. A model of the dynamics of a point motion (Newton's second law) was used to mathematically describe the movement of the debris. Numerical integration of the modeling equations was performed using the Euler's method. The energy equation was used to model the process of thermal air pollution at an industrial site during a fire. Findings. In this work, the numerical model was programmed and a computer code was created. The programming language is FORTRAN. The code provides information on the speed of the fragment movement in different parts of each zone. On the basis of the constructed numerical model and the created code, parametric studies were carried out to determine the effectiveness of using gabion with sand to protect the oil storage facility from the effects of fragment. As an approximation, the case when the fragment after the explosion moves horizontally in the direction of the object was considered. The influence of the gabion height on the heating level of the wall of the oil storage facility located at an industrial site was analyzed. Originality. An effective mathematical model has been developed to evaluate the effectiveness of using gabion to protect the oil storage facility from damage by drone fragment. The proposed model allows determining the rational dimensions of the gabion to reduce the risk of damage to the tank wall. An effective computer model of thermal air pollution at an industrial site in the event of a fire at an oil storage facility is presented. Practical value. On the basis of the constructed mathematical model, a computer code was created to conduct a computational experiment to determine the effectiveness of using protective barriers (gabions) on the territory of an industrial site.
Features of Modern Design of Steel Crane Beams for Industrial Buildings
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Radkevych, Anatolii V.; Bannikov, Dmytro O.; Chen, Shangping P.; Fu, Xiaofeng F.
ENG: Purpose. The main purpose of the publication is to comprehensively compare the methods and approaches to the design of steel crane beams according to the current standards of China and Ukraine. The relevance of the work is due to the constant increase in the volume and types of cooperation between these two countries over the past decades. The subject matter is also related to the increasing use of high-strength steels in construction practice, which also have a number of additional improved performance characteristics. Methodology. To achieve this goal, we considered the design of a 6 m span steel simply supported crane beam at one of the modern energy enterprises in Ukraine. The load was assumed to come from an electric overhead crane with a lifting capacity of 25 tones. The selected cross-section was checked in accordance with the design requirements of the current standards of China and Ukraine, which together include about 20 items. Separate consideration was given to the design requirements for the arrangement of reinforcing stiffeners and ensuring local stability of the section elements. Findings. The comparative analysis of the existing approaches according to the standards of China and Ukraine has made it possible to establish that, in general, the Chinese standard imposes more stringent requirements both for the material to be used for the crane beam production and for design and construction solutions. At the same time, in terms of ensuring general and local stability, the Chinese standard uses a fundamentally different conceptual approach than the Ukrainian standard. However, the final solution has approximately the same level of bearing capacity. Originality. The comparative analysis of the requirements of the current Chinese and Ukrainian standards for the design of steel crane beams has made it possible to identify the strengths and weaknesses of each standard, as well as to outline the main fundamental differences between them. Practical value. The paper develops and proposes for practical implementation a design variant of a steel simply supported crane beam, which in terms of its bearing capacity meets the requirements of the current standards of China and Ukraine in the field of metal construction.
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.
Level-Based Classification of Electromagnetic Effects in Certification Tests of Electric Rolling Stock
(Ukrainian State University of Science and Technologies, 2025) Zubko, Andrii V.
ENG: Purpose. To develop a conceptual framework for interpreting the results of electromagnetic compatibility (EMC) certification tests of electric rolling stock using a multi-level classification system. The study aims to establish a structured method for distinguishing different states of electromagnetic influence based on measured parameters of amplitude and duration, thereby improving the representation and understanding of test data within existing certification procedures. Methodology. Existing approaches to electromagnetic compatibility testing and data interpretation in railway applications were analyzed to identify limitations in differentiating levels of electromagnetic influence. A structured method for precise classification is proposed, based on normalized comparison of interference characteristics. The developed framework defines transition zones between safe and potentially critical operating conditions and allows flexible adaptation of threshold parameters depending on test conditions. This ensures compliance with certification requirements while enhancing the diagnostic depth and informativeness of the results. Findings. A multi-level classification system for electromagnetic interference has been developed, providing a comprehensive representation of EMC test results. The approach enables identification of transitional states and trends toward critical operating conditions that are not detectable under a dichotomous evaluation scheme. It allows a more accurate interpretation of test outcomes, supports early diagnostics of instability, and provides a quantitative basis for assessing the operational resilience of railway systems. Originality. A systematic, multi-level framework for interpreting EMC test results of electric rolling stock has been developed. Unlike conventional methods limited to threshold verification, the proposed approach accounts for the dynamics of parameter variations and their interdependencies, enabling predictive analysis and a more complete understanding of electromagnetic behavior under various operating conditions. Practical value. The developed methodology enhances the accuracy, transparency, and reliability of certification testing for electric locomotives, multiple-unit trains, and other electrically powered rolling stock. It contributes to safer and more efficient railway operation by providing engineers and certification authorities with a comprehensive analytical framework for assessing electromagnetic compatibility. The approach is applicable for optimizing design solutions, refining certification criteria, and supporting the modernization of railway infrastructure.
Mathematical Modeling of Filtration and Geomigration Under Conditions of Anthropogenic Load
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Bubnova, Olena A.; Miroshnik, Vitaliy A.; Markul, Ruslan V.; Mashykhina, Polina B.; Tatarko, Larysa H.
ENG: Purpose. The aim of this study is to develop mathematical models for predicting the processes of contamination of the aeration zone and groundwater in the event of leachate leakage from a solid waste landfill. The mathematical models take into account typical hydrological parameters: porosity of the aeration zone, aquifer, filtration coefficient of the aeration zone, filtration coefficient of the underground aquifer, intensity of leachate infiltration into the aeration zone and underground aquifer. Methodology. A one-dimensional filtration equation and a one-dimensional mass transfer equation were used to model the process of infiltrate migration in the aeration zone. The modeling of the process of contamination of the underground aquifer, which receives infiltrate from the landfill, was carried out on the basis of a two-dimensional equation (planned model) of geomigration. For the numerical integration of the model equations, a variable-triangular finite-difference splitting scheme was used. The numerical integration of the two-dimensional geomigration equation is performed using the splitting scheme. The peculiarity of the proposed numerical models is that the value of the unknown function can be determined by an explicit formula. Findings. Numerical models have been developed to solve the complex problem of predicting the contamination of the aeration zone and underground flow in the case of infiltration of an impurity from a solid waste landfill. Originality. Numerical models of filtration and mass transfer of impurities in the case of migration of infiltrate from a municipal solid waste landfill through the aeration zone and into groundwater are proposed. To apply these mathematical models, standard hydrological information is required. The models are aimed at solving complex problems in the field of environmental safety and protection. They make it possible to determine the negative impact of landfills on the environment at the stage of justifying the location of future landfills and their size. Practical value. The proposed mathematical models use standard hydrological information, which is important for serial calculations in design organizations, and can be useful for assessing the impact of landfills on environmental pollution.
Mathematical Models for Water Treatment Problems
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Biliaiev, Mykola M.; Kozachyna, Vitalii A.; Kyrychenko, M. V.; Skuratov, M. O.; Chirkov, A. O.; Filonenko, H. K.
ENG: Purpose. Assessing the efficiency of water treatment in different structures is a problem of big importance. To solve this a problem, it is necessary to have mathematical models that allow to quickly obtain data on the cleaning effect in different structures. The aim of the work is to develop numerical models to determine the efficiency of water treatment in an aeration tanks, settlers and mixers. Methodology. For mathematical modeling of the process of water treatment in a bioreactor, balance equations were used. These equations allow to determine concentrations of substrate, activated sludge and dissolved oxygen in s structure. The Monod model is used to calculate the substrate oxidation process. To study effectiveness of water treatment process in vertical settler Euler’s equation were used with convective-diffusive equation. To simulate reagent mixing in mixer equation of potential and convective-diffusive equation were used. To solve governing equations finite- difference schemes of splitting were used. Findings. A tool for theoretical assessment mass transfer processes in aeration tank, vertical settler, mixer was developed. Originality. Effective numerical models to simulate water treatment in bioreactor, vertical settler, mixer were developed. Fundamental equations of Fluid Dynamics and Mass Transfer were used to build the models. Proposed models can be used in practice at the stage of «sketch designing». The models take into account the main physical parameters which influence the process of Mass Transfer and are quick computing. Practical value. The constructed mathematical model can be useful during the reconstruction and designing structures for water treatment. Computer programs have been developed to carry out numerical experiment. The results of a computer experiment are presented.
Modeling of Filtration and Geomigration Under Anthropogenic Impact on Groundwater
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Medvedieva, Olha O.; Dziuba, Serhii V.; Tiutkin, Oleksii L.; Mashykhina, Polina B.; Berlov, Oleksandr V.
ENG: Purpose. One of the most widespread methods of liquid waste disposal is the use of settling ponds. Wastewater in such lagoons eventually infiltrates into the aeration zone and reaches groundwater. Thus, a chemical contamination area is formed both in the aeration zone and in groundwater. When reengineering sedimentation ponds (for example, when increasing the height of the dam), there is an increase in the pressure in the structure, which will affect the intensity of infiltration of wastewater from the pond into the aeration zone), it is necessary to determine the change in the intensity of environmental pollution in advance. To solve such a forecasting problem, it is necessary to use specialized mathematical models. The aim of the study is to develop numerical models for assessing the dynamics of aeration zone pollution during the infiltration of liquid waste from a sedimentation pond. Methodology. The Laplace equation for the head is used to solve the filtration problem. The process of mass transfer of impurities in the aeration zone is modeled using the mass transfer equation, which takes into account the convective-dispersive transfer of impurities. The numerical integration of the modeling equations is carried out using finite-difference schemes. Findings. Numerical models of filtration and mass transfer are considered, which allow to estimate the dynamics of changes in the contamination area in the aeration zone during the infiltration of liquid wastewater from a sedimentation pond. Originality. The construction of mathematical models for analyzing the infiltration of liquid wastewater from a sedimentation pond is considered. Numerical models take into account the convective-dispersion process of impurity propagation in the aeration area. Practical value. The considered numerical models can be used to assess the environmental impact of sedimentation ponds used for the accumulation of liquid waste.
Modern Designs of Arch Load-Bearing Systems of Public Buildings
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Radkevych, Anatolii V.; Bannikov, Dmytro O.; Ma, Jianchun C.,; Liu, S. W.
ENG: Purpose. The main purpose of the publication is a comparative analysis of the structural variants of the load-bearing arch system for public buildings with insulated covering. The relevance of the work is associated with the modern trend of creating public buildings of various types without internal intermediate supports. The subject of the work is also due to the desire to apply for this purpose known arch systems, which allow to significantly improve the architectural and aesthetic indicators of the building. Methodology. To achieve this goal, a project of a grocery and non-food store located in the Lviv region of Ukraine was considered. A circular steel arches with a span of 17.5 m and a sweep angle of 90 º is the basis of its supporting frame. During the analysis, a comparison of different types of arch cross-sections was performed – welded and rolled I-beam, welded rectangular pipe and seamless round pipe. The finite element method based on the SCAD design and computing complex (Ukraine) was used for the re-search. Findings. The comparative analysis made it possible to determine the geometry of the most rational constructive solution for the given conditions in the form of an I-beam welded cross-section. All other types of cross-sections considered have a lower level of efficiency and manufacturability of manufacture. Additionally, the main «weak» points of such a cross-section were identified and recommendations were given for their elimination. Originality. It consists in the fact that the comparative analysis made it possible to assess the possibility of using an arched load-bearing system as a load-bearing element of an unsupported frame of a public commercial building with an insulated roof structure. Practical value. It consists in the fact that a structural solution of a small-span steel arch in the form of a welded I-beam has been developed and proposed for practical implementation, which turns out to be approximately 1.5 times less material-intensive than possible analogues. The nature of the distribution of the materi-al efficiency coefficient for given construction conditions has also been obtained.
Numerical Models in Applied Problems of Heat and Mass Transfer
(Ukrainian State University of Science and Technologies, 2025) Biliaieva, Viktoriia V.; Shcherbyna, Serhii
ENG: Purpose. The problems of farm ventilation, prediction of CO concentration fields inside farms, prediction of artificial soil heating in greenhouses are considered. To solve a complex of such problems, it is necessary to have specialized mathematical models, oriented towards users in design organizations. Development of numerical models for solving heat and mass transfer problems for agricultural facilities (farms, greenhouses). Methodology. To solve the problem of ventilation of the working room (determination of the air flow velocity field in the room), a mathematical model of the motion of a vortex-free flow of an inviscid fluid (Laplace equation for the velocity potential) is used. Numerical integration of the modeling equation is carried out using two schemes: a locally one-dimensional scheme and a conditional approximation scheme. The G. Marchuk model is used to model the mass transfer process. Splitting schemes are used for numerical integration of the modeling equation. Two numerical models are built to analyze thermal fields in a stationary environment: a two-dimensional energy equation and a one-dimensional energy equation. Two difference schemes are used for numerical integration of the two-dimensional energy equation: a conditional approximation scheme and an explicit finite-difference scheme. An implicit splitting scheme is used to solve the one-dimensional energy equation. Findings. The software implementation of the developed numerical models has been carried out. The results of computational experiments are presented. Originality. Effective mathematical models and computer codes have been developed for solving problems of aerodynamics and mass transfer in the working space, as well as the process of heat conduction in a stationary environment. The created numerical models belong to the class of "diagnostic models", that is, computer codes that implement the developed numerical models make it possible to quickly obtain estimated data on thermal or concentration fields in the study area. Practical value. The created computer codes can be used to analyze thermal and concentration fields in agricultural premises (greenhouses, farms) to analyze the efficiency of energy systems and ensure the necessary ventilation and heating modes of the environment.
On the Need to Conduct Additional Stress Tests to Evaluate the Safety of the Hydraulic Structures Site at the Zaporizhzhia NPP
(Ukrainian State University of Science and Technologies, 2025) Ulyanov, V. Yu.; Bilyk, V. V.
ENG: Purpose. Conducting a comprehensive analysis concerning the condition of the cooling pond dam at the Zaporizhzhia Nuclear Power Plant (NPP), which is a key component in the hydraulic structures system at this NPP, to justify further research. Additionally, identifying any extra or previously unaccounted factors that could affect the overall safety of the structure. Methodology. The authors performed a comprehensive review of all available engineering surveys and geotechnical research materials related to the Zaporizhzhia NPP cooling pond dam. These materials were produced by various organizations starting from the completion of the facility in 1985, with particular focus on the period 2011–2018, especially after the publication of the 2011 stress test report. Special attention was given to high precision geodetic data on settlements and deformations of grades on the cooling pond dam. This enabled a new perspective on the findings of the engineering and geological surveys, as well as the stress tests conducted based on them. Findings. Based on the analysis of the dam body soil research data, previously unaddressed issues were raised and examined, including those related to the facility's operation. The need to conduct new stress tests was justified, considering the current conditions at the NPP site and its surroundings. Practical value. For the first time, a comprehensive analysis of the facility's condition was conducted based on accumulated geotechnical data. The stress tests performed in 2011 were found to be overly optimistic. Originality. The need for further research on the facility was justified, including through a program to evaluate the technical condition of the cooling pond dam using innovative methods from the Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture.
Актуальні питання заходів безпеки при логістиці залізничним транспортом
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Гудімов, Віктор Володимирович
UKR: Мета. Метою дослідження є проведення змістовного порівняльного аналізу стану виробничого травматизму, пов’язаного зі службовою діяльністю військовослужбовців при здійсненні переміщення військових вантажів залізничним транспортом та обґрунтування запобігання нещасним випадкам, нещасним випадкам з військовослужбовцями зі смертельним наслідком, нещасним випадкам, унаслідок яких військовослужбовцями отримані тяжкі травми. Методика. Висвітлено проблемні питання під час навантаження військових ешелонів та транспортів в сучасних умовах. Визначено комплексні заходи, спрямовані на оптимізацію та виконання заходів безпеки під час вантажно-розвантажувальних операцій. На підставі проведеного аналізу надаються пропозиції для організованого навантаження (вивантаження) ешелонів та транспортів з дотриманням захід безпеки. В дослідженні використано практичний досвід офіцерів служби військових сполучень Командування Сил логістики Збройних Сил України, військових частини, які переміщуються в складі військових ешелонів та відправляють військові вантажі для забезпечення виконання завдань для забезпечення військам усього, що їм є необхідним для життя і проведення операцій під час війни. Результати. Організація перевезень військо-вих частин залізничним транспортом в особливий період потребує високого рівня планування, координації дій, дотримання заходів безпеки та взаємодії між військовими й цивільними структурами. Від злагодженості цих дій залежить успішність розгортання військ і виконання завдань оборони держави та забезпечення військових частин всим необхідним для виконання бойових завдань. Наукова новизна. Розроблено рекомендації та довідково-аналітичні матеріали для військових частин, органів військового управління, начальників управлінь військових сполучень на залізницях, військових комендантів. Систематизовано роботу командирів (начальників) щодо забезпечення та виконання особовим складом військового ешелону та варти правил надання домедичної допомоги потерпілим, дотримання безпеки під час перебування на коліях залізничних станцій, використання засобів пожежогасіння, а також сигналів, які застосовуються на залізничному транспорті. Практична значимість. Результати дослідження можна використовувати при забезпеченні збереження життя та зміцненні здоров’я особового складу військового ешелону та варт під час виконання завдань з охорони і супроводу військових транспортів, які містять небезпечні вантажі (зокрема, боєприпаси) у районах проведення операцій (бойових дій).
Аналіз впливу взаємного розташування уповільнювачів та обхідних колій на довжину гіркових горловині їх автоматизоване проєктування
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Березовий, Микола Іванович; Божко, Микола Павлович; Малашкін, Вячеслав Віталійович; Болвановська, Тетяна Валентинівна; Мазуренко, Олександр Олександрович
UKR: Мета. Метою даного дослідження є пошук способів скорочення довжини гіркових горловин сортувальних парків шляхом аналізу взаємного розташування уповільнювачів спускної частини та інших елементів колійного розвитку гірок – стрілочних переводів, їх ізольованих передстрілочних ділянок, кривих ділянок колій та суміжних, у т. ч. обхідних, колій. Методика. Одним з напрямків скорочення енерговитрат на розформування та формування составів на сортувальних гірках є удосконалення конструкції їх колійного розвитку, зокрема розробка та впровадження заходів для скорочення довжини гіркових горловин. Для вирішення задачі виконано комплексний аналіз технології розпуску составів на сортувальних гірках, застосовано методи наукового аналізу і синтезу конструкції колійного розвитку на базі аналітичної геометрії, методи імітаційного моделювання з метою визначення взаємного положення уповільнювачів спускної частини та суміжних обхідних колій. Результати. В роботі на підставі аналізу нижньої частини габариту наближення будівель С та габаритних розмірів балкових вагонних уповільнювачів з пневматичним приводом розроблено технічні рішення, що дозволяють наблизити до котловану уповільнювача колію з крайнього пучка сортувальних колій в обхід горба гірки. Розрахунок параметрів примикань обхідної колії з пучка сортувальних колій показав, що скорочення прямої ділянки колії за гальмівною позицією становить в середньому 5,65 м в залежності від типу нижнього уповільнювача, укладеного на даній гальмівній позиції. Наукова новизна. В роботі удосконалено методи проєктування спускної частини сортувальних гірок та обхідних колій; вперше встановлена залежність величини скорочення довжини стрілочної горловини крайнього пучка колій сортувального парку від типів уповільнювачів, якими обладнана гальмівна позиція. Практична значимість. Практична значимість роботи полягає у можливості використання отриманих рішень інженерами-проєктувальниками при проведенні реконструктивних заходів на існуючих сортувальних гірках та при проєктуванні нових гіркових сортувальних пристроїв на магістральних залізницях та об’єктах промислового залізничного транспорту.
Аналіз передумов до створення дворежимного тягово-левітаційного модуля другого покоління
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Муха, Андрій Миколайович; Плаксін, Сергій Вікторович; Устименко, Дмитро Володимирович; Шкіль, Юрій Володимирович; Кітаєв, Олег Валерійович; Антонюк, Андрій П.
UKR: Мета. Робота спрямована на формування концепції дворежимного тягово-левітаційного модуля як базового елемента ефективної системи синхронізованого управління рухом і підвісом магнітоплана та аналіз передумов до його створення. Методика. Вивчено особливості функціонування та управління основними підсистемами наявного магнітолевітаційного транспорту, їх інженерні рішення в частині лінійного тягового електроприводу та магнітного підвішування. Використано теорії та методики електричної тяги, електричних машин, електротехніки, електроніки для модифікації структури та параметрів тягового лінійного приводу, системи магнітного підвішування та способів управління тягово-левітаційною системою магнітоплана. Результати. Поточна реалізація магнітолевітаційних транспортних систем являє собою поетапно модернізовані класичні підходи, які були доступні ще в кінці минулого сторіччя. Водночас прогрес у відновлювальній енергетиці, мікроелектроніці, низькотемпературній техніці, радіонавігації створив підґрунтя для розробки наступного покоління магнітолевітаційного транспорту, основою якого є базовий дворежимний тягово-левітаційний модуль з енергозабезпеченням від фотоелектричних перетворювачів. Показано, що поліпшення магнітолевітаційної технології можливо досягнути шляхом сутнісної інтеграції та взаємоузгодженої комбінації двох способів створення магнітної левітації – електромагнітної (EMS) та електродинамічної (EDS) – завдяки використанню принципово іншої архітектури побудови Maglev-траси – не з довгих секцій із трифазними силовими обмотками, а з дискретних модулів, які здатні виконувати задачі створення рушійної сили (режим тяги) та магнітної підвіски, причому у всьому діапазоні доступних швидкостей. Аналіз доступних сьогодні технологій дає впевненість, що створення дворежимного тягово-левітаційного модуля, як і відповідної системи управління рухом потяга, є цілком розв’язуваною задачею. Наукова новизна. Отримані результати дозволяють підвести наукове підґрунтя для розвитку та вдосконалення процесу створення ефективного та конкурентоспроможного магнітолевітаційного наземного транспорту наступного покоління. Практична значимість. Побудова Maglev-транспортної системи з використанням типових дворежимних тягово-левітаційних модулів гібридного типу дозволить, по-перше, суттєво поліпшити енергетичні показники такого виду транспорту за рахунок локального розміщення фотоелектричних перетворювачів і модулів, що дасть скорочення втрат на передачу енергії, а також використання відновних джерел енергії (фотоелектрична розподілена енергосистема), по-друге, спростити конструкцію шляхової структури за рахунок інтеграції функцій створення левітації та тяги в одному вузлі, а по-третє, зменшити капітальні та експлуатаційні витрати шляхом використання уніфікованого базового модуля.
Вплив матеріалів і масштабного факторана руйнування К-подібних вузлів трубобетонних мостів: ефективністьконструктивних параметрів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Співак, Дмитро Сергійович; Ключник, Сергій Владиславович
UKR: Мета. У роботі передбачено провести аналіз напружено-деформованого стану К-подібних вузлів трубобетонних конструкцій за допомогою програмного моделювання методом скінченних елементів з урахуванням нелінійних характеристик матеріалів, що, у свою чергу, потребує оцінки впливу матеріалів і розмірів вузлів на роботу порожнистих розкосів у решітчастих конструкціях мостів. Методика. Передбачено чисельне моделювання напружено-деформованого стану К-подібних вузлів трубобетонних поясів у програмі ANSYS. Для аналізу використано два класи бетону (C16/20 і C50/60) та дві марки сталі (16Д і 10ХСНД), які змодельовано із застосуванням критерію пластичності Друкера–Прагера для бетону та інструменту багатолінійного ізотропного зміцнення для сталі. Було підготовлено 12 варіантів моделей вузлів із різними характеристиками матеріалів та двома масштабами розмірів. Для наближення до реального стану навантаження на вузли здійснено у два етапи: спочатку було завантажено пояс, а потім розкоси до їх повної відмови. Результати. Розрахунки показали, що деформування порожнистих зразків вузлів відповідає лабораторним експериментам інших авторів. Вплив бетонного заповнення на стиснуті та розтягнуті розкоси був значним, особливо для стиснутих, де ефект досяг 20,8 %. Бетон класу C50/60 не завжди поліпшує ефективність, іноді поступаючись бетону класу C16/20. Збільшення розміру вузла позитивно впливає на ефективність бетону, зокрема для стиснутих розкосів, де приріст склав до 12,3 %. Підвищення міцності сталі з 16Д до 10ХСНД для розтягнутих розкосів показало ефективність від 0 до 8,6 %, а для стиснутих – до 22,8 %. Графіки напружень уздовж зварного шва показали, що бетон допомагає рівномірно розподіляти напруження як у стиснутих, так і в розтягнутих розкосах. Наукова новизна. У роботі проведено аналіз впливу матеріалів та геометрії сталевих вузлів, частково заповнених бетоном, на роботу порожнистих розкосів, де особливу увагу приділено малодослідженому фактору розміру вузла. Практична значимість. Завдяки скінченному елементному нелінійному аналізу та застосуванню нормативних актів України і європейських стандартів, установлено принципи оптимального підбору класів бетону та сталі для трубобетонних К-подібних вузлів. Це дозволяє забезпечити надійність сучасних мостових решітчастих конструкцій, підвищити їхню ефективність та економічність.
Дослідження впливу проєктних параметрів скребкового конвеєра з верхньою робочою гілкою на його технічні характеристики
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Богомаз, Володимир Миколайович; Нагачевський, В’ячеслав Йосипович
UKR: Мета. Дослідження спрямовано на: визначення характеру впливу проєктних параметрів на технічні характеристики скребкового конвеєра з верхньою робочою гілкою (ширину, висоту жолоба та потужність приводу); побудову аналітичних залежностей зазначених величин від проєктних характеристик: типу та фізико-механічних властивостей вантажу, довжини транспортування, продуктивності, кута нахилу траси; проведення графічного аналізу характеру впливу. Методика. Для досягнення мети використано алгоритми розрахунків, представлені в сучасній технічній літературі, проведено аналіз факторів і величин, які впливають на значення потужності приводу та геометричних параметрів жолоба конвеєра. Установлено, що для визначення потужності приводу вібраційних конвеєрів необхідно провести детальний розрахунок, який містить: ширину та висоту жолоба, крок розміщення та висоту скребків, зусилля в характерних точках траси за методом обходу по контуру, опір переміщенню вантажу. Результати. Для скребкового конвеєра з верхньою робочою гілкою, призначеного для транспортування несортованого вугілля, проведено графічний аналіз впливу довжини транспортування, кута нахилу траси, продуктивності на величину потужності приводу та геометричні розміри жолоба. Установлено, що функція зміни величини ширини жолоба конвеєра від продуктивності є зростальною (за фіксованих інших параметрів), а від кута нахилу – ступінчастою зростальною; функція зміни величини потужності приводу від продуктивності та довжини транспортування – лінійною зростальною, від кута нахилу траси – нелінійно зростальною. Наукова новизна. Автор вперше виконав дослідження залежності потужності приводу та ширини жолоба скребкового конвеєра з верхньою робочою гілкою, побудували аналітичні залежності технічних характеристик (потужності приводу, ширини та висоти жолоба) від проєктних параметрів: продуктивності, довжини транспортування, типу та фізико-механічних властивостей транспортованого вантажу, кута нахилу траси. Для конвеєра, що транспортує несортоване вугілля, побудовано графічні залежності ширини жолоба та потужності приводу від величини продуктивності, довжини транспортування та кута нахилу траси. Практична значимість. Використання побудованих залежностей дає можливість визначити загальний характер зміни вищезазначених технічних характеристик у разі варіювання проєктних параметрів, таких як продуктивність, довжина конвеєра, кут його нахилу. Запропоновані залежності можуть бути використані для швидкого визначення раціональної потужності приводу конвеєра за конкретних проєктних даних.
Дослідження динамічних показників шляхової котушки натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Чуприна, Єгор Михайлович; Муха, Андрій Миколайович; Бондар, Олег Ігорович; Плаксін, Сергій Вікторович; Устименко, Дмитро Володимирович; Голота, Олександр Олександрович
UKR: Мета. Основна ідея роботи полягає в експериментальному дослідженні динамічних показників шляхових котушок натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту з подальшим порівнянням їх характеристик для обґрунтованого вибору раціональної котушки за такими критеріями як: час наростання струму та сили тяги. Методика. Досліджування були виконані експериментальним шляхом. Спеціально для цих потреб було розроблено стенд для визначення динамічних показників шляхових котушок. До основних динамічних показників відносимо: час наростання струму у котушці, до допоміжних: силу тяги та температурні режими. Вимірювання часових характеристик, зокрема наростання струму, здійснювались за допомогою осцилографа, сила тяги визначалася методом поступового навантаження платформи, встановленої на левітуючому магніті, немагнітним вантажем. Температурні режими були зафіксовані за допомогою тепловізора. Під час роботи було досліджено чотири типи котушок, які відрізняються між собою такими показниками як: діаметр дроту, кількістю витків, електричним опором та індуктивністю. Для кожної з котушок проводились серії вимірювань з урахуванням зміни шпаруватості електричного сигналу. Такий підхід дозволив оцінити вплив шпаруватості електричного сигналу на режими роботи та динамічні показники досліджуваних котушок. Результати. В результаті проведення експериментального дослідження отримано часові характеристики чотирьох зразків шляхових котушок для натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту, зокрема, час наростання струму, величини сили тяги, а також температурні режимі під навантаженням. Встановлено, що котушка з маркуванням «А» характеризується відносно високими динамічними показниками, а саме: найменшим часом виходу на свій робочий режим, який становить 0,4 с, найбільшою силою тяги, яка становить 1,39 Н. В цілому ці показники дозволяють визначити котушку з маркуванням «А» як найбільш раціональний варіант для використання у натурній моделі. Наукова новизна. Створені передумови для подальшого формування характеристик натурної моделі двохрежимного магнітолевітаційного модулю. Вперше отримані динамічні показники шляхової котушки для натурної моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту під час лабораторного дослідження її експериментальних зразків. Практична значимість. За результатами досліджень розроблена методика, яка полягає у становленні зв’язку між конструкційними параметрами котушки та її динамічними показниками, що дає змогу встановити раціональні параметри шляхової котушки. Визначено параметри електродинамічного процесу, зокрема, час наростання струму, величину сили тяги, а також проаналізовано температурні режимі роботи котушки в умовах експериментального навантаження.
Дослідження елементів понтонного мосту з огляду на сучасні виклики щодо вантажопідйомності
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Перепелиця, Кирило Миколайович; Ключник, Сергій Владиславович
UKR: Мета. Основною метою цієї роботи є: дослідження сучасних вимог до наплавних засобів із подолання водних перешкод; адаптація нормативного гусеничного навантаження до стандарту динамічних ефектів гусеничних та колісних військових навантажень країн НАТО; моделювання елементів понтонного мосту НЖМ–56 за допомогою програмного забезпечення для дослідження його під дією сучасного навантаження; дослідження напружено-деформованого стану елементів мосту для встановлення його вантажопідйомності. Методика. У роботі проаналізовано сучасні вимоги за вантажопідйомністю до понтонних систем з огляду на виклики сьогодення, із використанням досвіду країн НАТО з військової класифікації вантажопідйомності штучних споруд. Визначено внутрішні зусилля в елементах понтонного мосту під дією сучасного рухомого навантаження за методом ліній впливу. Застосовано програмне забезпечення, що реалізує метод скінченних елементів, для дослідження понтонного мосту. Результати. Досліджено вимоги сучасного стандарту країн НАТО щодо військових навантажень. Проведено адаптивний перерахунок моделі гусеничного навантаження, під пропуск якого була спроєктована конструкція до тієї, що відповідає стандарту військових навантажень країн НАТО. Отримано результати внутрішніх зусиль у балках прогонової будови мосту. Наукова новизна. Відтворено елементи моделі понтонного мосту, який застосовують для подолання водних перешкод у ході відсічі збройної агресії рф, за допомогою програмного забезпечення, що дозволяє дослідити роботу понтонної системи (наявного ресурсу), а установити реальну вантажопідйомність мосту з урахуванням вимог стандарту країн НАТО за навантаженням. Адаптовано вітчизняне гусеничне навантаження до вимог країн НАТО за класифікацією військових транспортних засобів. Практична значимість. Установлення вантажопідйомності елементів понтонного мосту дасть змогу раціонально використовувати наявний ресурс, здійснювати пропуск сучасного навантаження відповідно до викликів сьогодення, а також оптимізувати та модернізувати конструкції мосту. Визначення відповідності класифікації вітчизняного навантаження вимогам країн НАТО допомагає забезпечити пропуск наявної техніки по штучних спорудах, класифікованих за сучасними стандартами.
Дослідження поздовжньої динаміки пасажирських поїздів для надання рекомендацій з керування ними на нових ділянках Азербайджанської залізниці
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Урсуляк, Людмила Вікторівна; Болотов, Олексій Олександрович
UKR: Мета. Для організації безпечного, з позиції поздовжньої динаміки, руху поїздів на ділянках Азербайджанської залізниці, які вводять в експлуатацію, у роботі передбачено надати рекомендації щодо керування рухом пасажирських поїздів та електропоїздів для реалізації максимально можливої швидкості руху з урахуванням технічних можливостей локомотивів та параметрів поздовжнього профілю. Методика. Оцінку найбільших значень поздовжніх прискорень виконано за допомогою комп’ютерного моделювання поздовжніх коливань пасажирських поїздів під час їх руху з різними швидкостями на ділянках із найбільш несприятливими параметрами профілю та плану колії, які накладаються на збурення поїзда від дій машиніста з керування його рухом. Наведено математичне моделювання силових характеристик міжвагонних з’єднань пасажирських вагонів, обладнаних модернізованими гумометалевими поглинальними апаратами. Для підтвердження достовірності математичної моделі проведено порівняння максимальних величин поздовжніх прискорень вагонів та величин гальмівних шляхів, отриманих у результаті математичного моделювання руху пасажирських поїздів, з аналогічними величинами, які було отримано під час експериментальних поїздок. Результати. З допомогою комп’ютерного моделювання поздовжніх коливань поїздів отримано діаграми розподілу найбільших повздовжніх прискорень по довжині поїздів з різною кількістю вагонів, величини гальмівних шляхів та час гальмування. Для запропонованих режимів керування поїздами проаналізовано залежності швидкості руху від координати шляху. Зазначено, що для розглянутих режимів ведення пасажирських поїздів та електропоїздів із зазначеними швидкостями руху на визначених ділянках залізниць рівень поздовжніх прискорень вагонів не перевищує значень, які вплинуть на безпеку руху поїздів та комфорт поїздки пасажирів. Наукова новизна. Автори вперше запропонували математичну модель силової характеристики модернізованого поглинального апарата, яким оснащені пасажирські вагони на Азербайджанській залізниці. Досліджено поздовжню навантаженість електропоїздів та пасажирських поїздів, а також криві швидкості руху за різних режимів ведення поїздів на окремих ділянках Азербайджанської залізниці. Практична значимість. На основі отриманих результатів надано рекомендації з керування рухом пасажирських поїздів на реальних ділянках колії для підтримання заданої швидкості
Експрес-модель для аналізу процесу нагрівання ґрунту в теплиці
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Біляєва, Вікторія Віталіївна; Щербина, Сергій Андрійович
UKR: Мета. Організація штучного підігрівання ґрунту в теплиці відіграє важливу роль у забезпеченні ефективного вирощування рослин, адже оптимальна температура ґрунту є ключовим чинником цього процесу. Саме нагрівання необхідно проводити так, щоб забезпечити певний діапазон температур у ґрунті, зокрема в зоні розташування кореневої системи рослин. Процес нагрівання ґрунту залежить від конкретних умов експлуатації теплиць. Для організації раціонального та енергоощадного процесу необхідно заздалегідь, на етапі проєктування системи нагрівання, визначити параметри її роботи. Ефективним методом розв’язку цієї задачі є використання математичних моделей. Основна мета роботи полягає в розробці одновимірної експрес-моделі для оцінювання процесу прогрівання ґрунту в теплиці. Методика. Для дослідження динаміки штучного нагрівання ґрунту використано рівняння теплопровідності. Чисельне інтегрування моделювального рівняння здійснено за допомогою скінченнорізницевої схеми сумарної апроксимації. Результати. Розроблено комп’ютерну програму, за допомогою якої можна проводити обчислювальний експеримент із визначення динаміки штучного нагрівання ґрунту в теплиці. Наведено результати чисельного моделювання. Наукова новизна. Розроблено одновимірну чисельну модель для аналізу штучного прогрівання ґрунту в теплиці. Модель базується на чисельному інтегруванні рівняння теплопровідності та дозволяє швидко визначити динаміку формування теплових полів у ґрунті як у разі роботи нагрівального елемента, так і в разі його вимикання. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може стати корисним інструментом на етапі проєктування систем штучного нагрівання ґрунту. Вона забезпечує наукове обґрунтування параметрів нагрівальних систем та енергоефективних режимів їх роботи. Модель дозволяє швидко оцінювати динаміку формування теплових полів у ґрунті як під час роботи нагрівального елемента, так і після його вимикання. Для практичного застосування чисельної моделі потрібна лише стандартна вхідна інформація. Контроль динаміки нагрівання ґрунту відкриває можливості для оптимального управління режимами роботи системи нагрівання.
Засади концепції зворотної конверсії для обґрунтування застосування підземних споруд метрополітену в якості укриттів
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Тютькін, Олексій Леонідович; Банніков, Дмитро Олегович; Остапенко, Ігор Сергійович; Гернич, Микола Володимирович
UKR: Мета. Автори ставлять за мету визначити засади концепції зворотної конверсії для обґрунтування застосування підземних споруд метрополітену в якості укриттів об’єктів критичної інфраструктури. Методика. У статті проаналізовано та класифіковано вже збудовані укриття, а також запропоновані на будівельному ринку України споруди подвійного призначення. Визначено особливості захисних споруд, їхні конструктивні параметри, переваги й недоліки. Відмічено, що поява нових ідей та навіть формування концепцій, що охоплюють присвячені укриттям суміжні області, пов’язується з освоєнням підземного простору великих міст, тобто з областю, що вже була розроблена раніше. Доведено, що український досвід застосування захисних споруд надає можливість створення нової концепції, в якій вже відомі конструкції підземних споруд цивільного призначення можуть успішно виконувати роль укриттів. Результати. Для обґрунтування застосування підземних споруд в якості укриттів для об’єктів критичної інфраструктури запроваджено нову концепцію, яка отримала назву «зворотна конверсія». Зворотна конверсія представляє собою процес переносу суто цивільних конструктивно-технологічних рішень у військову сферу, а також в область, що близька до неї, а саме область спорудження захисних споруд. Обґрунтовано, що односклепінчаста станція метрополітену мілкого закладення, споруджена із монолітного залізобетону, й колонна станція метрополітену мілкого закладення, змонтована із збірного залізобетону, мають високий потенціал в якості укриттів. Доведено, що конструктивно-технологічні рішення будівництва підземних споруд метрополітену (станції мілкого закладення) переносяться до області спорудження захисних споруд, а не використовуються в якості об’єктів подвійного призначення. Наукова новизна. В статті вперше наведені засади концепції зворотної конверсії, яка надає можливість розширення простору рішень створення захисних споруд. Практична значимість полягає в обґрунтуванні станцій метрополітену мілкого закладення в якості укриттів об’єктів критичної інфраструктури.
Застосування смарт-контрактів при формалізації ролей у системах вантажних перевезень
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Велегура, Євгеній Анатолійович; Горячкін, Вадим Миколайович
UKR: Мета. Метою дослідження є розробка детальної рольової моделі для впровадження смарт-контрактів у логістичні процеси вантажних перевезень, що дозволить автоматизувати взаємодію між учасниками та підвищити прозорість операцій. Методика. Для досягнення поставленої мети застосовано системний підхід із використанням контекстно-рольового аналізу. Дослідження передбачає детальну декомпозицію етапів логістичного ланцюга при застосуванні смарт-контрактів, ідентифікацію ключових учасників, а також визначення їх функцій, прав та обов’язків. Цей підхід дозволяє чітко розмежувати зони відповідальності, зменшити ризики конфліктів та забезпечити прозорість дій кожного учасника. Розроблена UML-діаграма демонструє послідовність взаємодій між суб’єктами, а інтеграція смарт-контрактів забезпечує автоматизацію та незмінність операцій. Результати. Проведено комплексний аналіз логістичних процесів із застосуванням смарт-контрактів, що дозволило визначити права та обов’язки для семи базових ролей учасників логістичних операцій. Такий підхід забезпечує цілісне бачення системи та дозволяє описати логіку взаємодій між суб’єктами. Розроблена модель демонструє автоматизацію укладання та виконання контрактів, що сприяє зниженню часу обробки документів, оптимізації операцій та забезпеченню високого рівня безпеки даних у розподіленому реєстрі. Наукова новизна. Запропоновано підхід, що дозволяє інтегрувати формалізовані ролі учасників вантажних перевезень з технологією смарт-контрактів. Детальна структуризація функціональних обов’язків кожної ролі дозволяє реалізувати програмну логіку децентралізованої системи, що значно розширює можливості автоматизованого управління логістичними процесами. Підхід є універсальним і може адаптуватися до різних типів логістичних сценаріїв. Практична значимість. Розроблена рольова модель створює сприятливі умови для впровадження блокчейн-рішень у сфері вантажних перевезень, що дозволяє цифровізувати логістичні процеси, підвищити довіру між учасниками ланцюга постачання та знизити операційні витрати. Отримані результати мають практичне застосування для логістичних операторів, розробників програмного забезпечення та консалтингових компаній, які прагнуть модернізувати існуючі системи управління перевезеннями. Модель також може бути корисною для освітніх цілей у сфері логістики, інформатики та управління.
Комплексне діагностування тепловозів з гідропередачею: підходи та методи
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Боднар, Борис Євгенович; Очкасов, Олександр Борисович; Боднар, Євген Борисович
UKR: Мета. Основною метою цієї статті є визначення узагальненого показника енергоефективності робочого циклу дизельного двигуна, який враховує комплексний вплив термодинамічних, механічних і гідродинамічних втрат, що виникають у процесі його експлуатації. Запропонований показник дозволяє оцінити зміни в роботі дизеля, зумовлені зниженням його теплової ефективності через погіршення процесу згоряння паливної суміші, зростанням механічних втрат, спричинених поступовим зношуванням деталей, а також появою додаткових несправностей у його системах і вузлах, що впливають на загальну працездатність двигуна. Методика. Для досягнення поставленої мети за результатами експериментальних досліджень запропоновано методику визначення ефективної потужності дизелів тепловозів ТГМ4 та ТГМ6–А з гідравлічною передачею УГП750–1200ПР, яка є інтегральним показником, що характеризує їх технічний стан та дозволяє оцінити якість виконання ремонту. Результати. На основі проведених експериментальних досліджень розроблено метод визначення ефективної потужності дизелів тепловозів із гідравлічною передачею УГП750–1200ПР під час короткочасного навантаження пусковим гідротрансформатором у режимі «вибігу» турбінного колеса. Метод базується на вимірюванні частоти обертання колінчастого вала дизеля та тиску наддувного повітря. Обробка експериментальних даних дозволила запропонувати методику оцінки ефективної потужності дизеля як інтегрального показника його технічного стану. Ця методика дає змогу визначати якість ремонту тепловозів ТГМ4 і ТГМ6–А з гідравлічною передачею УГП750–1200ПР, виявляти приховані несправності, оцінювати загальний технічний стан дизеля без розбирання, а також визначати необхідність ремонту або регулювання параметрів. Наукова новизна. У роботі отримали подальший розвиток методи діагностування силових установок тепловозів із гідравлічною передачею та визначення діагностичних параметрів, що характеризують їх технічний стан. Практична значимість. Використання запропонованої методики визначення ефективної потужності силових установок тепловозів із гідравлічною передачею УГП750–1200ПР дозволяє виявляти приховані несправності, оцінювати загальний технічний стан дизеля без його розбирання та визначати потребу в ремонті або регулюванні параметрів.
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 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 конструкції станції метрополітену пілонного типу на основі чисельного аналізу
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Федоров, К. Є.; Тютькін, Олексій Леонідович
UKR: Мета. Автори ставлять за мету провести математичне моделювання конструкції станції метрополітену пілонного типу на основі чисельного аналізу методом скінченних елементів, а також виконати пошук компонент напружено-деформованого стану й з’ясувати міцність комбінованого кріплення, яке зводиться на основі Новоавстрійського методу спорудження тунелів. Методика. Для досягнення поставленої задачі було розроблено скінченно-елементну модель станції метрополітену пілонного типу у професійному розрахунковому комплексі Structure CAD for Windows. В моделі повною мірою відображені властивості комбінованого (тимчасового та постійного) кріплення станції метрополітену пілонного типу. Змодельована половина станції метрополітену пілонного типу, моделі надані деформаційні характеристики, взяті з реальних інженерно-геологічних досліджень. Також до моделі прикладений комплекс граничних умов, які відповідають реальному деформуванню системи, а також сполучення навантажень. Результати. Під час чисельного аналізу отримано репрезентативну інформацію щодо напружено-деформованого стану станції метрополітену пілон-ного типу і з’ясовано, що наявність проходів, а також дільниць переходу проходу в пілон й навпаки, свідчить про значний їх перерозподіл. Детальний аналіз переміщень оправи довів, що деформування оправи середнього й бокового тунелів підтверджує майже однорідне переміщення станційної конструкції. Визначено максимальні значення напружень у постійній оправі станції метрополітену пілонного типу. Наявність системи пілонів, а також проходів формує неоднорідний напружений стан, який в комплексі з однорідним деформованим, представляє визначальну перевагу станційної конструкції такого типу. Наукова новизна результатів полягає у вперше отриманих в ході математичного моделювання результатах напружено-деформованого стану конструкції станції пілонного типу, що споруджується в міцних породах на основі NATM. Практична значимість. Її характеризують результати аналізу міцності комбінованого (тимчасового та постійного) кріплення станції пілонного типу глибокого закладення.
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 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.
Методика визначення ефективних параметрів трубобетонних балкових ферм з їздою зверху
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Співак, Дмитро Сергійович; Ключник, Сергій Владиславович
UKR: Мета. У статті розглянуто методику пошуку ефективних розмірів головних розрізних балкових ферм із використанням трубобетону із трикутною решіткою та верхнім розташуванням проїзної частини. Основною метою роботи є розробка алгоритму, який дозволяє визначити оптимальні геометричні та конструкційні параметри таких ферм на основі комплексного врахування впливу матеріалів, навантажень і роботи елементів конструкції. Методика. Дослідження ґрунтується на чисельному моделюванні із застосуванням програмних комплексів Mathcad та ЛІРА–САПР. У його межах реалізовано метод рівномірного пошуку, що забезпечує генерацію всіх можливих комбінацій параметрів ферм, їх аналіз та фільтрацію відповідно до критеріїв ефективності. Основну увагу зосереджено на верхньому поясі ферм, виконаному з трубобетону, що дозволяє максимально реалізувати несну здатність трубобетонних елементів. Для розрахунків узято нормативні навантаження АК, НК, СК, а також проведено перевірку умов роботи трубобетонних елементів згідно з положеннями Єврокоду 4. Результати. Розроблений алгоритм дозволяє автоматично генерувати, перевіряти та фільтрувати варіанти з урахуванням меж несної здатності. Перевірка розрахункових результатів підтвердила їхню відповідність нормативним вимогам та ефективне використання матеріалів. Середній час розрахунку одного варіанту достатній для визначення ефективних трубобетонних перерізів, але не є граничним показником і свідчить про наявність потенціалу для подальшої оптимізації та прискорення алгоритму. Наукова новизна. Автори розробили методику пошуку оптимальних параметрів трубобетонних розрізних балкових ферм із трикутною решіткою та верхнім розташуванням проїзної частини. Уперше запропоновано деталізовану багаторівневу структуру розрахунку трубобетонних ферм за нормативними навантаженнями ДБН, при цьому розрахунок трубобетонних елементів здійснено відповідно до положень Єврокодів. Практична значимість. Розроблено адаптивний інструмент, призначений для оптимізації трубобетонних фермовних конструкцій у мостобудуванні. Запропонований підхід сприяє зменшенню матеріаломісткості та забезпечує раціональне використання трубобетону в елементах головних балкових ферм.
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.
Моделювання составів поїздів у задачах техніко-експлуатаційної оцінки залізничних станцій
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Козаченко, Дмитро Миколайович; Клига, Олександр Володимирович; Харченко, Євген Валерійович
UKR: Мета. Основною метою роботи є вдосконалення методів моделювання составів поїздів та маневрових передач, що надходять в обслуговування на залізничних станціях. Методика. Задача формування розрахункових составів належить до задач експлуатації залізничного транспорту. Для її розв’язання використано методи дослідження операцій: статистичний аналіз для визначення кількості вагонів у розрахунковому вагонопотоці; регресійний аналіз для встановлення залежності між кількістю призначень, довжиною составів та кількістю відчепів; лінійне цілочисельне програмування для розподілу відчепів по составах; теорія ймовірностей для розподілу вагонів по составах. Результати. Виконання графічного та імітаційного моделювання станційних процесів вимагає формування розрахункових составів. Вихідними даними для оцінки техніко-технологічних параметрів станцій, які доступні без проведення спеціальних досліджень, є кількість вагонів, що прибувають на певні призначення протягом розрахункового періоду, та кількість вагонів у составах поїздів і маневрових передач. На підставі наведених вихідних даних необхідно розподілити вагони по составах таким чином, щоб структура составів відповідала умовам роботи залізничної мережі. Для розв’язання цієї задачі розроблено методику та алгоритм моделювання составів поїздів і маневрових передач. Методика формування розрахункових составів передбачає виконання шести послідовних етапів: визначення кількості вагонів за окремими призначеннями в розрахунковому вагонопотоці, що прибувають протягом доби; визначення кількості розрахункових составів, що надходять із вхідного потоку, та кількості вагонів у них; визначення середньої кількості відчепів у розрахункових составах; встановлення кількості відчепів у составах; розподіл вагонів розрахункового вагонопотоку по составах; виділення вагонів із технічними та комерційними несправностями. Наукова новизна. У роботі вдосконалено метод моделювання розрахункових составів, які використовують у задачах техніко-експлуатаційної оцінки роботи залізничних станцій та під’їзних колій промислових підприємств. Практична значимість. Запропонований метод дозволяє інженерам-технологам та проєктувальникам на підставі обмеженої кількості вихідних даних формувати состави поїздів із подальшим їх використанням для розв’язання прикладних задач експлуатації залізниць.
Обґрунтування оптимальної послідовності реконструкції промислових будівель у проєктах ревіталізації з урахуванням їх майбутньої функції
(Український державний університет науки і технологій, 2025) Кравчуновська, Тетяна Сергіївна; Балакін, К. В.
UKR: Мета. Вдосконалення методичного підходу до організації процесу ревіталізації колишніх об’єктів транспортної інфраструктури з урахуванням їх майбутньої функції (функцій) в умовах часових і ресурсних обмежень. Методика. Системний підхід до моделювання процесу організації ревіталізації в частині обґрунтування послідовності включення нефункціонуючих об’єктів транспортної інфраструктури до проєкту; ком-плексний підхід до формування множини визначальних факторів впливу екзогенного та ендогенного характеру. Результати. Вдосконалено методичний підхід до організації процесу ревіталізації колишніх об’єктів транспортної інфраструктури з урахуванням збереження автентичності будівель, адаптивного використання їх простору, застосування технологій будівельного інформаційного моделювання, штучного інтелекту, інтернету речей, вибіркового демонтажу конструкцій, ремедіації ґрунтів для дотримання вимог щодо безпеки, комфорту, інклюзивності та енергоефективності, що забезпечує введення в експлуатацію об’єктів із заданими техніко-економічними характеристиками в межах наявних ресурсних обмежень. Наукова новизна. Застосовано системний підхід до організації процесів ревіталізації колишніх об’єктів транспортної інфраструктури, що передбачає поетапний аналіз послідовності перетворення будівель і споруд із урахуванням визначальних чинників впливу на вибір їх майбутньої функції; при цьому задачі перетворення міської забудови через переосмислення функцій вже існуючих будівель замість будівництва нових об’єктів корелюють із за-дачами щодо створення сталого житла, економічного зростання, відповідального виробництва і споживання. Практична значимість. Задача перетворення міської забудови через переосмислення функцій вже існуючих промислових будівель замість будівництва нових об’єктів корелює із задачами щодо створення сталого житла, економічного зростання, відповідального виробництва і споживання. Запропонований підхід до ви-значення оптимальної послідовності реконструкції невикористовуваних об’єктів транспортної інфраструктури зі зміною їх функціонального призначення у проєктах ревіталізації дозволяє визначити пріоритетність із урахуванням впливу множини визначальних факторів і забезпечує органи державної влади, органи місцевого самоврядування та інвесторів інструментарієм для прийняття ефективних рішень в умовах часових і ресурсних обмежень, із урахуванням технічних, юридичних та фінансових аспектів.
Обґрунтування практичного застосування гвинтової палі зі спіральною лопаттю (геошурупу) під час будівництва пальових фундаментів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Дубінчик, Ольга Іванівна; Ільницький, Ігор Миколайович
UKR: Мета. Метою наукової статті є дослідження практичного застосування гвинтової палі зі спіральною лопаттю (геошурупу) під час будівництва пальових фундаментів, а також практичне застосування принципової методики розрахунку несучої здатності паль даного типу. Аналіз і оцінка розбіжності фактично отриманої несучої здатності паль за результатами випробувань статичними вертикальними навантаженнями у порівнянні з розрахунковими даними. Формування певних висновків щодо опору ґрунту в процесі занурення паль у вигляді тертя по бічній поверхні та рівня такої взаємодії. Оцінка рівня трудомісткості будівельних робіт під час застосування паль зі спіральною лопаттю в будівництві. Методика. Наведені матеріали вивчення особливостей конструкцій, що створені на основі реалізованого будівельного проєкту з будівництва фундаментів опор повітряних ліній електропередач з застосуванням гвинтових паль зі спіральною лопаттю. Для створення такого об’єкту будівництва з подальшим науковим вивченням особливостей було застосовано розрахункову програму і нормативну документацію з проєктування будівельних конструкцій. В результаті було розроблено і проаналізовано альтернативну конструкцію по відношенню до стандартних рішень з будівництва подібних фундаментів, а саме гвинтові палі зі спіральною лопаттю, об’єднані залізобетонним монолітним ростверком. Результати. Отримані відповідні дані з несучої здатності паль, дані рівня опору ґрунту на бічній поверхні паль під час їхнього занурення, було перевірено методику теоретичного розрахунку паль натурними випробуваннями на навантаження стиску й висмикування. Було отримано інформацію щодо головних конструктивних і розрахункових складнощів з практичного занурення паль такого типу. Досліджено досвід з’єднання паль і ростверку в одну конструкцію, здатну сприймати значні навантаження і забезпечити надійну основу для надземних конструкцій. Наукова новизна. Вперше підтверджено відповідність результатів натурних випробувань та результатів дослідних теоретичних розрахунків несучої здатності паль зі спіральною лопаттю за ґрунтом. Практична значимість. Полягає в тому, що на основі вивчення даного досвіду отримано відповіді на досі невідомі питання з розрахунку геошурупів, що, в свою чергу, надає можливість проєктувати фундаменти з використанням гвинтових паль зі спіральною лопаттю.