Факультет Будівництво, архітектура та інфраструктура ( з 2022 року до факультету увійшли наступні кафедри : КТІ; КБВ; КАПЗБМ; КГВФ; КВМ; КЕЦБ)

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/16427

ENG: Faculty Construction, architecture and infrastructure

Browse

Now showing 1 - 40 of 160

Interaction Between Economy and Law Through the Example of China: From the Retrospective to the Development Prospect. A Critical Analysis and Comparison with Developed Democracies
(Institute of Society Transformation (Kyiv, Ukraine & Rzeszow, Poland), 2021) Chaplynskiy, Kostyantyn; Sydorov, Oleksandr; Shapovalov, Dmytro; Antoniuk, Olena
ENG: It is generally considered that the keystone of successful economic development of the state is its effective legal system with its priority dwelling upon protection of human rights. However, is this formula operational in the case of China with its authoritarian political regime for which the fundamental law is the will of the party leader? The article investigates how the transformation of the legal system of China has been progressing over the past seventy years and how these processes correlate with the reforms in the economy. Profound cause and effect relations between mental reference points of the Chinese people and the «fragility» of the institution of law in this country have been revealed. The paper presents the results of the analysis conducted in relation to the indicators of socio-economic progress and the rule of law within the country in comparison with similar indicators of nine most successful countries in the world. It is proven that the formal law in China serves as a mere instrument for a farsighted, authoritarian and rigidly hierarchical political system which uses economic levers with the purpose of achieving ambitious goals of conquering the entire world.
Моделювання роботи водяної завіси для захисту працівників від термічного ураження
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2021) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Вергун, Оксана Олександрівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається оцінювання ефективності використання водяної завіси для зменшення ризику термічного ураження людей під час пожежі. Ставиться задача визначення температурних полів під час подачі води для охолодження повітря. Мета роботи − розроблення числової моделі для розрахунку процесу розповсюдження крапель води в повітрі, їх випарювання для зменшення температури нагрітого повітря внаслідок пожежі. Методика. Для математичного моделювання процесу поширення крапель води в повітрі, теплового забруднення повітря застосовуються конвективно-дифузійне рівняння масопереносу, рівняння енергії та рівняння, що описує рух ідеальної рідини (модель потенціальної течії). Модель потенціальної течії дозволяє швидко визначити поле швидкості повітряного потоку в областях, що мають складну геометричну форму. Для числового інтегрування рівняння конвективно-дифузійного масопереносу та рівняння енергії застосовуються неявні різницеві схеми розщеплення. Для побудови різницевого аналога моделювальних рівнянь використовується фізичне розщеплення базових рівнянь. Для розв'язання задачі аеродинаміки − визначення поля потенціалу швидкості та компонент вектора швидкості повітряного потоку застосовуються метод Річардсона та схема умовної апроксимації. Розроблено інженерну методику розрахунку процесу випарювання краплі води, що базується на законі Срезневського. Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель, що дозволяє методом обчислювального експерименту визначати ефективність використання водяної завіси для зменшення рівня теплового забруднення атмосферного повітря внаслідок пожежі. Числова модель базується на інтегруванні фундаментальних рівнянь аеродинаміки, тепломасопереносу. Модель враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на процес, який досліджується: рух нагрітого повітря, рух крапель води в повітрі, випарювання краплі тощо. Практична значимість. На базі побудованої моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє швидко визначати температурні поля в повітрі з використанням водяної завіси. Числова модель буде корисна для проведення обчислювальних експериментів з метою науково обгрунованого вибору місця розташування водяної завіси під час пожежі. Висновки. Створено комп’ютерну програму (код), що дозволяє методом обчислювального експерименту досліджувати ефективність використання водяної завіси під час пожежі. Розроблена комп’ютерна програма може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності. Наведені результати обчислювального експерименту.
Технологія очищення стічних вод в умовах космосу
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна, 2021) Долина, Леонід Федорович; Нагорна, О. К.; Ждан, Юлія Олександрівна; Долина, Д. А.
UKR: Постановка проблеми. Система життєзабезпечення Міжнародної космічної станції обов’язково включає забезпечення екіпажу водою питної якості та очищення і знешкодження стічних вод. Вартість доставки води до МКС дуже висока, тому необхідно вдосконалювати технологічні схеми очищення стічних вод в умовах космосу з метою повторного використання води в повному замкненому циклі. Методи. Дослідження виконані на підставі аналізу українських і зарубіжних наукових джерел і звітних даних про специфіку використання води на космічних станціях і способах очищення стічних вод. Для розроблення технології очищення стічних вод в умовах космосу, окрім світового досвіду, використані власні дослідження. Наукова новизна. Автори статті провели аналіз роботи існуючих споруд з очищення стічних вод в умовах космосу і подали рекомендації до їх використання на МКС. Розроблена технологія для очищення стічних і питних вод в умовах невагомості (космосу) ґрунтується на використанні реакторів. Реактори можуть бути виконані з різних матеріалів (метал, пластик та ін.), вони не містять нестандартного устаткування, яке вимагає заводського виготовлення. Компактність, повна герметичність і невеликі габарити біо- і фізико-хімічних реакторів дозволяють установлювати їх у межах МКС. Процес очищення простий в керуванні і може бути повністю автоматизований. Практична значимість. Водні проблеми – головні у всьому світі, у тому числі і в умовах космосу. На МКС має бути передбачена система обробки стічних вод та їх замкнутого використання, оскільки постачання станцій новою водою значно збільшує вартість освоєння космічного простору. Якісна вода − це здоров’я і благополучна робота людей в умовах космосу. Оскільки в космосі відсутня гравітація, для відділення зважених речовин від води треба використовувати відцентрові сили (центрифуги). Висновки. Комплексний розгляд питань, що пов’язані з очищенням стічних вод в умовах космосу, дозволяє зробити висновок про необхідність регенерації води на Міжнародних космічних станціях (МКС).
Математичне моделювання в проблемах очистки води
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2022) Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна; Козачина, Віталій Анатолійович; Цуркан, Валерія Вячеславівна
UKR: Постановка проблеми. Аналіз ефективності роботи очисних споруд у системах водовідведення на етапі їх проєктування має велике значення. Також на етапі реконструкції споруд або налаштування їх роботи в умовах іншого навантаження потрібно знати ефективність очистки води на різних ділянках очисних споруд. Така інформація дає можливість раціонально експлуатувати споруди. Для розв’язання задач даного класу найбільш ефективний інструмент – це метод чисельного моделювання. В роботі розглянуто побудову комплексу чисельних моделей для розв’язання задач даного класу. Методологія. Для розв’язання задачі гідродинаміки – визначення поля швидкості потоку стічних вод в очисній споруді – використовуються дві фундаментальні моделі. Перша – модель безвихрового руху нестисливої рідини. Друга модель – рівняння Нав’є–Стокса, що записані у змінних Гельмгольца. Для визначення полів концентрації домішки в очисних спорудах використовується рівняння масопереносу, що враховує швидкість течії, дифузію, наявність джерел емісії домішки. Для розрахунку процесу біологічного очищення стічних вод використовуються рівняння матеріального балансу для субстрату та активного мулу. Для побудови чисельних моделей, що дозволяють розрахувати гідродинаміку потоку та розподіл концентрації домішки в споруді, використовуються скінченорізницеві схеми. Для чисельного розв’язання рівнянь матеріального балансу застосовується метод Ейлера. Результати. Побудовано чисельні моделі, що були використані для розробки комплексу комп’ютерних програм. Ці комп’ютерні програми дозволяють у режимі реального часу аналізувати ефективність очистки води у споруді. Новизна. Розроблено чисельні моделі, що дозволяють досліджувати процес очистки води в спорудах типу «відстійник» та в аеротенках, тобто для значного класу очисних споруд, що використовуються на практиці. Практична цінність. Час розрахунку поля швидкості та концентраційного поля домішки в очисній споруді, що має складну геометричну форму, складає декілька секунд. Це дозволяє використовувати розроблені чисельні моделі для серійних розрахунків у проектних організаціях у щоденній роботі.
Electronic Criminal Proceedings: International Experience of Using Information Systems for Algorithmization of Criminal Justice
(Дніпровський державний університет внутрішніх справ, Дніпро, 2022) Antoniuk, Olena
ENG: The article deals with the studying and comparative analysis of international experience of using software and innovative technologies in the criminal justice sphere in certain countries as well as determining of the key causes of the imbalance between the development tendencies and implementation of such systems in Ukraine; ways and methods of submitting and accessing the information and evidence in electronic criminal justice system. The significance of this article is evident from the necessity of the comparative analysis of a positive and effective experience of the acting systems of informatization of the criminal justice system of different countries in order to resolve the issue of reforming the criminal justice system of Ukraine by means of creating an information system of pre-trial investigation – electronic criminal justice system in Ukraine with the purpose of improving the modern concept of the electronic component of the criminal justice system in order to realize the fundamental principles of a democratic society such as access to justice as one of the key principles of ensuring legislative rights and freedoms of a person in a democratic state. This research paper contains the analysis of the experience of the innovative technology functions in the electronic systems of the official bodies of the criminal justice system in the context of reviewing the application of various information programs based on the model and methods of receiving and saving information; performance analysis of the program’s strategic elements; comparison of the complex approach methods to implementing innovative processes of organization, application and control in the electronic criminal proceedings in different countries. Based on the research results, the main areas of focus have been established in order to implement the system of modern and effective electronic criminal proceedings in Ukraine.
Efficiency of Energy Storage Control in the Electric Transport Systems
(Politechnika Warszawska; Instytut Transportu, Poland, 2022) Sablin, Oleg I.; Bosyi, Dmytro O.; Kuznetsov, Valeriy; Lewczuk, K.; Kebal, Ivan; Myamlin, Sergiy S.
ENG: The problems of storage and supplying the energy, together with reducing energy intensity for transport, are now crucial for developing sustainable and reliable transport systems. The energy network must be gradually adapted to new loads and power consumption patterns, especially in railways. The article aims to develop the simulation model to investigate the energy storage systems in its use in the electric transport infrastructure. The authors review selected technical solutions for electric energy storage in transport. The theoretical aspects of energy exchange in the energy storage systems were presented as a base for a continuous simulation model of electric transport power supply. In the non-periodic random voltage input applied to the storage unit, it is proposed to use the calculation method based on the Duamel integral to analyze its charge-discharge processes. The resistance functions were applied to analyze the traction power supply mode with variable in time and space by active loads. The simulation showed that the direct connection of the unit to the traction network significantly reduces the traction energy consumption.
Composition Variations and UV Irradiation Effect on Charge Transfer in PbMoO4 Single Crystals
(Oles Honchar Dnipro National University, 2022) Bochkova, Tatiana; Trubitsyn, Mykhailo P.; Volnianskii, M. D.; Volnyanskii, Dmytro M.
ENG: The effect of nonstoichiometry of the composition, PbO polymorphism, and preliminary irradiation with ultraviolet light on electrical conductivity of alternating current (AC) was studied in PbMoO4 crystals. The crystals were grown by Czochralski method in a direction deviated by 30° from a-axis in (001) plain. The charge was prepared from MoO3 and PbO, lead oxide was used of α- or β- structural modifications. The reagents were taken both in a stoichiometric ratio and with an excess of 0.5 mol % of MoO3. It was shown that the magnitude of the dark and irradiation-induced AC conductivity was affected both by the type of polymorphic form of PbO and by the excess amount of MoO3. The influence of the PbMoO4 crystal structural disorder on charge transfer processes are discussed within the framework of the model of hopping conduction in disordered media.
Kinetic Regularities of the Formation of Composite Electrolytic Coatings Containing Ultradispersed Diamond Particles
(Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ukraine, 2022) Tytarenko, Valentyna V.; Zabludovsky, Vladimir A.; Shtapenko, Eduard Ph.; Tytarenko, Igor V.
ENG: The paper formulates the problem of joint electrolytic co-deposition of metal ions and ultradispersed diamond particles into a metal matrix. It presents the developed mathematical model that describes the mechanism and kinetics of the cathode process, mass transfer of metal ions and ultradispersed diamond particles. A satisfactory correlation with experimental data was obtained. The contribution of the thermal action of laser radiation to the intensification of the process of co-deposition of dispersed particles and metal ions was determined. It was found that the more intense penetration of dispersed phase particles into the forming coating during the laser stimulation of the electrodeposition process is due to the presence of a temperature gradient, which provides an additional supply of metal ions in the irradiation region. Based on the theoretical and experimental studies, we established the regularities of the influence of the number and size of nanoparticles on the strengthening properties of composite metal coatings. It was found that an increase in the temperature of an aqueous electrolyte solution in the cathode region during a laser-stimulated deposition process leads to an increase in the flux density of ultradispersed diamond particles, and, as a result, to an increase in the concentration of the dispersed phase in nickel composite coatings, which contributes to the formation of a finer crystalline structure of coatings, an improvement in adhesion, strength properties and increased wear resistance of coatings.
Adhesion Strength of Electrodeposited Ni, Zn, and Fe Coatings with Copper Substrates
(Taylor & Francis Online, 2022) Shtapenko, Eduard Ph.; Zabludovsky, Vladimir A.; Tytarenko, Valentyna V.
ENG: This paper presents the adhesive strength values of electrodeposited nickel, zinc, and iron coatings on copper substrates at various deposition parameters, including laser-assisted stimulation of the deposition process. One of the factors determined to be responsible for the adhesive strength of metal films with a metal substrate is the formation of a diffusion zone at the ‘coating-substrate’ interface. It is shown that an increase in adhesive strength is achieved due to the expansion of the diffusion zone and the formation of solid solutions. The decrease in adhesive strength at high overpotentials is associated with the release of hydrogen and the formation of intermediate phases.
Інжиніринг криз та ризиків перевезення небезпечних вантажів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, Україна, 2022) Горобець, Володимир Леонідович; Козаченко, Дмитро Миколайович; Вернигора, Роман Віталійович
UKR: Мета полягає в підтримці розвитку інжинірингу криз та ризиків у сфері перевезення небезпечних вантажів для забезпечення стійкості транспортних перевезень в Україні й інтеграції країни до світової транспортної мережі. Методика. Використовуючи системний аналіз, було запропоновано методики для оцінки ризиків при перевезенні небезпечних вантажів, що дозволять посилити заходи безпеки під час перевезення небезпечних вантажів. Завдяки г були розглянуті основні причини ризику (людський фактор, фактори навколишнього середовища, застаріле матеріально-технічне обладнання, виробничий процес, ергономічні чинники тощо) виникнення аварійної ситуації під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом. Розглянуто формалізований підхід до формування складових системи «людина-машина-навколишнє середовище», що дозволяє розширити можливості оцінки ризиків та аналізу впливу людського фактору на виникнення аварійної ситуації на основі методів математичного моделювання. Запропоновано процедуру до координації та організації взаємопов’язаної роботи й відповідальності в системі «відправник-перевізник-одержувач». Результати. 1) На основі розглянутих та проаналізованих факторів та причин ризиків розроблені рекомендації щодо зниження ризиків виникнення аварійної ситуації та відповідно підвищення безпеки перевезень небезпечних вантажів. 2) На основі аналізу двох систем («людина-транспорт-навколишнє середовище» та «відправник-перевізник-одержувач»), було представлено концепцію розвитку цих двох систем у контексті підвищення взаємодії між елементами системи для підвищення безпеки перевезень. Наукова новизна. Авторами при оцінці ризиків виникнення аварійної вперше було розглянуті усі учасники процесу перевезення небезпечних вантажів (людина, машина, навколишнє середовище, відправник, перевізник та одержувач у контексті двох систем «людина-машина-навколишнє середовище» та «відправник-перевізник-одержувач». Практична значимість. Впровадження розроблених рекомендацій для покращення безпеки перевізного процесу, на основі аналізу оцінки ризиків виникнення аварійної ситуації для двох систем «людина-машина-навколишнє середовище» та «відправник-перевізник-одержувач», а також при виявленні можливих причин та факторів виникнення аварійних ситуацій під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом.
Photoinduced Effects in Single Crystals of PbO-MoO3 System
(Institute of Physics PAS, Poland, 2022) Bochkova, Tatiana; Bondar, Dmytro; Trubitsyn, Mykhailo P.; Volnianskii, M. D.; Volnyanskii, Dmytro M.
ENG: Purpose. Photoinduced changes in the optical absorption and dielectric properties of PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals are considered. Differences in the manifestation of the photochromic effect in both crystals are associated with differences in their crystal structure. It is assumed that the photodielectric effect in the PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals is due to the presence of the same anionic complexes. Methodology. Single crystals of PbMoO4 and Pb2MoO5 were grown in air from melt by the Czochralskii method. High-temperature treatment of the PbMoO4 crystals in air was carried out in a muffle furnace at 1200 K. The annealing time in the experiments varied from 2 to 90 h. Annealing of Pb2MoO5 crystals in vacuum was carried out at 1000 K during 1–2 h. The optical transmission spectra were measured at 295 K on the crystal doubly polished plates using a “Specord M-40” spectrophotometer. The photochromic coloration was observed after irradiation by light of Hg lamp during 2–5 h. Colored samples were returned to the initial state by annealing at 700–800 K in air for 2 h. Permittivity " was measured in the AC field by the four-wire method using a Keysight E4980AL LCR Meter at different frequencies (f = 1–10 kHz) in the temperature interval 290–700 K. Findings. One can assume that the photodielectric effect has the same nature and can be attributed for the common for both PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals coordination complexes, i.e., molybdenum–oxygen tetrahedra. The dipole defects contributed to the photodielectric effect can be associated with Mo–O tetrahedra distorted by oxygen vacancy and photoelectrons capture. Hopping of VO through Mo–O tetrahedra vertices is accompanied by re-orientations of dipole moments of (MoO3)- complexes. Originality. Photoinduced changes in optical absorption and dielectric properties of PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals are considered. The model of the mechanism of such changes of the power is offered. Practical value. The obtained conclusions will help to predict the influence of the composition of single crystals of acousto-optical materials of this series on their properties of practical value - optical absorption, optical stability..
Кінетичні закономірності формування композиційних електролітичних покриттів, що містять частинки ультрадисперсного алмазу
(Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Україна, 2022) Титаренко, Валентина Василівна; Заблудовський, Володимир Олександрович; Штапенко, Едуард Пилипович; Титаренко, Ігор Валерійович
UKR: Сформульована задача сумісного електролітичного осадження іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу в металеву матрицю. Розроблено математичну модель, що описує механізм та кінетику катодного процесу, масоперенесення іонів металу та частинок ультрадисперсного алмазу. Отримано задовільну кореляцію з експериментальними даними. Визначено внесок теплової дії лазерного випромінювання в інтенсифікацію процесу співосадження частинок дисперсної фази та іонів металу. Встановлено, що більш інтенсивне проникнення частинок дисперсної фази у покриття, що формується у процесі стимуляції процесу електроосадження лазерним випромінюванням, обумовлене присутністю температурного градієнту, що забезпечує додаткове підведення іонів металу в області опромінювання. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу кількості та розміру наночастинок на зміцнюючі властивості композиційних металевих покриттів. Встановлено, що підвищення температури водного розчину електроліту у прикатодній області при лазерно-стимульованому процесі електроосадження призводить до збільшення густини потоку частинок ультрадисперсного алмазу, та, як наслідок, до збільшення концентрації дисперсної фази у нікелевих композиційних покриттях, що сприяє формуванню більш дрібнокристалічної структури покриттів, поліпшенню міцності, адгезійних властивостей та підвищенню зносостійкості покриттів.
Розробка рекомендацій щодо підвищення ефективності взаємодії складових системи «відправник –перевізник –одержувач»
(Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, 2022) Зеленько, Юлія Володимирівна; Калимбет, Микола Володимирович
UKR: Мета.Дослідження спрямованена розробку рекомендацій щодо підвищення ефективності роботи відповід-них підрозділів системи «відправник–перевізник–одержувач»із забезпеченнямбезпекина залізничному тран-спорті під час перевезення небезпечних вантажів або/та в разівиникнення аварійної ситуації. Методика.На основі графічних, аналітичних інструментів та за допомогою теорії вірогідності проведеноаналіз оцінки вини-кнення аварійної ситуації. Результати.Шляхом побудовикомбінованої діаграми Ісікави дерева ключовоїподіїта карти ризиків ключової події проведеноаналізів оцінки ризиків виникнення аварійної ситуації. Виявлено можливі причини та фактори виникнення аварійних ситуацій під час перевезення небезпечних вантажів заліз-ничним транспортом (влучанняракетного снаряда, ожеледиця, перевищення швидкості, перешкоди на заліз-ничній колії). Розроблено рекомендаціїдля зниження ризиків виникнення аварійної ситуації (співпраця АТ «Укрзалізниця»та відповідних центрів, що проводять спеціальне навчання з питань перевезення небезпеч-них вантажів, ефективна взаємодія всіх учасників системи «відправник–перевізник–одержувач», а також дос-коналий контроль за дотриманням правил безпеки). Поданопропозиціїщодо вдосконалення процедури взаємо-дії відповідних підрозділів системи «відправник–перевізник–одержувач», що можуть бути задіяні в ліквіда-ційних заходах(використання універсальних сорбційних полотен (USC) для локалізації розливів небезпечних вантажів, використання якприкриття вагонівмоделей 19–795 та 19–795–01 для перевезення USC, регенерація та повторне використання USC).Наукова новизна.Розробленорекомендації длямінімізації негативних наслід-ків аварій на базі системного аналізу йоцінки ризиківїхвиникнення під час перевезення небезпечних вантажів залізничним транспортом.Практична значимість.Усфері безпеки застосування цих рекомендацій сприяти-мезниженнюризиків на залізничному транспорті з точки зору недопущення ситуацій, що загрожуватимуть екологічному стану довкілля йжиттєдіяльності людини, особливо в умовах воєнногостану, що має місцена теренах нашої країни, а також оновленнюматеріально-технічних засобів ліквідації аварійних наслідків.
Improving a Method for Eliminating the Spill of Hazardous Substances by Using “Universal Absorbent Cloth”
(PC Technology Center, Kharkiv, Ukraine, 2022) Zelenko, Yuliya V.; Calimbet, Nicolay
ENG: In order to increase efficiency and implement the principles of resource saving during the elimination of emergency spills of dangerous goods when transporting them by rail, proposals have been offered to improve the method of localization and elimination of emissions of hazardous substances using the "Universal Absorbent Cloth" ("UAC") The specificity of localization of the emergency emission site and the principles of elimination based on sorption technologies using "UAC" are described. To manufacture "UAC", special equipment (carbonizer) was designed, which provides effective carbonization of raw materials from plant waste at sufficiently low temperatures ≤500 °C. Using a carbonizer, a universal sorbent was obtained, which is subsequently used for the manufacture of "UAC". The total carbonization time of plant waste samples did not exceed 60 minutes. The universal absorbent obtained during the carbonization process was placed in a fabric matrix to produce "UAC" absorbent cloth. Standardized procedures for conducting experiments are described. Studies of the adsorption characteristics of the proposed "UAC" involving various model solutions (Gasoline A-95, 25 % solution of ammonia water, and 15 % solution of hydrogen peroxide) confirm its versatility and efficiency; the degree of purification reaches 92 %. It is proposed to use certain types of railroad cars to transport "UAC" as part of a freight train, which is supported by the corresponding dynamic indicators. Recommendations for the regeneration or disposal of spent "UAC" cloth are provided. The proposals for improving the method of emergency emission elimination using the "Universal Absorbent Cloth" ("UAC") make it possible to minimize the negative consequences of emergency spills of liquid cargoes of different hazard classes and reduce the time spent on elimination operations. These advantages ensure the competitiveness and profitability of the proposed technology.
Methodology for Modeling the Spread of Radioactive Substances in Case of an Emergency Release at a Nuclear Power Plant
(National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, 2023) Levchenko, Larysa; Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Ausheva, Nataliia; Tykhenko, Oksana
ENG: The methodology for modeling the propagation of accidental releases of radionuclides from a power unit of a nuclear power plant has been developed. The calculation method takes into account the most critical factors propagation cloud - wind direction and speed, the intensity of the release radionuclides change: semi-continuous release, long-term release, instantaneous release. Diffuse processes and the presence of interference in the form of buildings were also taken into account. To solve the modeling equation of the aerodynamic model, the velocity potential equation is solved. The use of this equation instead of the traditional Novier-Stokes equation makes it possible to rationalize the calculation process in terms of the speed obtaining simulated data. To build a numerical model, a rectangular difference grid is used. The velocity potential and the quantities values of volumetric activity are determined at the centers of difference cells. The value of the airflow velocity vector component is determined on the sides of the difference cells. A finite-difference splitting scheme is used for numerical integration of the equation convective-diffusion transfer radionuclides. A computer code was developed on the basis of the constructed numerical model, the programming language Fortran was used. The approach used makes it possible to reduce the time for obtaining one scenario of an accident development. The cloud propagation dynamics determining is carried out almost in real time. This allows you to quickly respond to changing situations and make adequate decisions.
Експрес-розрахунок кисневого режиму в очисних спорудах
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна; Татарко, Лариса Гаврилівна; Чірков, А. О.; Чирва, М. В.
UKR: Постановка проблеми. Ефективність біологічного очищення води суттєво залежить від концентрації розчинного кисню в об’ємі біореактора. Але під час роботи біореакторів кисневий режим змінюється, тому важливо прогнозувати концентрацію кисню для різних режимів експлуатації очисних споруд. Для розрахунку кисневого режиму використовуються спрощені математичні моделі, але такі моделі розроблені для типових біореакторів. Важливим завданням стало розроблення ефективних багатофакторних чисельних моделей для оцінювання кисневого режиму в реакторах різної геометричної форми, що відрізняються від «класичних». Мета роботи − розроблення CFD-моделі для оперативного оцінювання кисневого режиму в біореакторах. Методика. Для математичного моделювання кисневого режиму в біореакторі використовується двовимірне рівняння масопереносу, що враховує місце подачі кисню від аератора, розташованого у споруді, гідродинаміку течії в біореакторі, процес дифузії. Для розв’язання гідродинамічної задачі використано модель потенціального руху. Чисельне інтегрування моделювальних рівнянь здійснюється шляхом використання скінченно різницевих схем розщеплення. На кожному кроці розщеплення різницеві рівняння розв’язуються за допомогою явних схем. Це дозволяє просту комп’ютерну реалізацію чисельної моделі. Наукова новизна. Розроблено багатофакторну двовимірну CFD-модель, що дозволяє швидко оцінити кисневий режим у біореакторі, який використовується для очищення стічних вод. Практична значущість. Розроблена CFD-модель та комп’ютерний код можуть бути використані на етапі проектування або реінжинірингу біореакторів з метою пошуку оптимального розташування в споруді аераторів. Висновки. Здійснено програмну реалізацію розробленої чисельної моделі. Наведено результати обчислювального експерименту із дослідження процесу очищення стічних вод у відстійнику.
Принципи застосування альтернативних джерел енергії в регіонах з обмеженими ресурсами питної води
(Вінницький Національний аграрний університет, Вінниця, 2023) Бойко, Сергій Миколайович; Жуков, Олексій Анатолійович; Саблін, Олег Ігорович; Риков, Геннадій Юрійович
UKR: Незадовільний екологічний стан водних ресурсів вказує перш за все на проблеми забруднення та виснаження водних ресурсів та їх актуальність на сьогоднішній день. Відсутність оптимального принципу керування і відповідальності за стан поверхневих джерел питного водопостачання, призвело до того, що об’єкти промисловості, котрі в залежності від своїх технологічних процесів обумовлюють стан поверхневого джерела питної води, розташовані на території одних областей, а виготовлення і споживання питної води з цього джерела відбувається на території інших областей, що ускладнює врегулювання питань контролю на регіональному рівні. Тож, розв’язання завдання щодо підготовки питної води необхідної якості на станціях підготовки питної води, є стратегічно важливим завданням в умовах суттєвого антропогенного фактору. Особливої актуальності набуло це питання в останні роки на території України у зв’язку із збройним конфліктом, що переріс у повномасштабний збройний конфлікт на території України. Особливо гостро на сьогоднішній день ці питання стосуються південно-східних областей. Між тим, слід зауважити, що передумовою складної ситуації з водопостачанням нормованої якості стали також довготривала експлуатація систем водо забезпечення без капітальної заміни комунікацій, відсутність модернізації очисних споруд, або взагалі їх відсутність, наслідки безвідповідальної господарської діяльності, що призвели до забруднення поверхневих вод. Особливе занепокоєння у зв’язку з хімічним і бактеріологічним забрудненням викликає стан водопостачання сільського населення, яке в більшості випадків для питних потреб використовує воду підземних джерел водопостачання. Четверть сіл та селищ України користується послугами централізованого господарсько-питного водопостачання, а більше 60% населення більшості областей в Україні споживають воду з криниць, вміст нітратів у яких у 1,5–30 разів перевищує нормативний рівень. Тож, зважаючи на той факт, що ресурси прісної води на Землі розподіляються вкрай нерівномірно, а до посушливих або частково посушливих регіони світу відносять 40% суходолу, що використовують тільки 2% світових запасів води, питання впровадження сучасних систем водопостачання та модернізації існуючих з використаннях сучасних технологій набуває все більшого значення. За висновками науковців та аналізом статистичних даних, можна прогнозувати розвиток економіки України на основі впровадження водневої енергетики. Але не зважаючи на сьогоднішні реалії та ряд перепон у розбудові України варто приділити увагу нагальним проблемам у країні, котрі потребують термінового вирішення, від яких залежить національна безпека. Враховуючи той факт, що відновлювальні джерела енергії на сьогоднішній день мають широке впровадження на теренах України та світу та враховуючи проблематику водопостачання як загальносвітової проблеми та локально них проблем регіонального масштабу натериторії України, актуальним в подальшому буде використовувати вказані потужності для отримання певних обсягів води придатної, у відповідності до санітарних норм, для застосування населенням. Запропонований підхід використання потужностей відновлювальних джерел електричної енергії для потреб функціонування систем з отримання води придатної, у відповідності до санітарних норм, для застосування населенням. Впровадження відновлювальних джерел енергії в системи отримання води придатної, у відповідності до санітарних норм, для застосування населенням, має дати можливість з розширення функціональних можливостей діючих установок та підвищення їх коефіцієнту корисної дії. Такий підхід має на меті також привернути увагу інвесторів та зменшити екологічне навантаження на навколишнє середовище.
Identifying Regularities in the Propagation of Air Ions in Rooms with Artificial Air Ionization
(PC TECHNOLOGY CENTER, 2023) Levchenko, Larysa; Burdeina, Nataliia; Glyva, Valentyn; Kasatkina, Natalia; Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Tykhenko, Oksana; Petrunok, Tetiana; Biruk, Yana; Bogatov, Oleg
ENG: The object of the study is the dynamics of air ion spread in rooms from the source of artificial air ionization under different starting conditions. There is currently the problem of distribution of air ions in the room with regulatory concentrations in all critical zones. An effective method of ensuring proper air ion concentrations is to model their propagation from ionization sources. Existing approaches to calculating the dynamics of air ions of both polarities have been improved in this study. Unlike known solutions, the impact on their concentration of electrostatic field and the interaction of air ions with suspended particles was taken into account. A model of air ion propagation in rooms with artificial air ionization and the principles of its numerical modeling was built. The use of Laplace Equation in the aerodynamic model instead of the Navier-Stokes equation for the potential of the flow rate has made it possible to design an "Ion 3D" tool, which reduces the time of implementation of one scenario from several hours to 7 seconds. Modeling of the propagation of air ions of both polarities in the room under different initial conditions was carried out. Two-dimensional and three-dimensional models with their visualization was implemented. The peculiarity of the resulting models is that they make it possible to determine the concentrations of air ions in any section of the room by three coordinates. Given this, the rapid selection of the variants of the source data makes it possible to achieve the normative values of concentrations of air ions in the area of breathing – exceeding 500 cm-3 of each polarity. Simulation makes it possible to design a room in which, under the condition of artificial ionization of air, the concentrations of air ions close to the optimal values of 3000–5000 cm-3 are provided.
Експедиція громадського моніторингу потенційних джерел води с. Новолозуватка у надзвичайних умовах
(ГС «ДТРК», Кривий Ріг, 2023) Сорока, Максим Леонидович; Байлюк, Юлія В.; Тарасова, Лідія Демидівна; Амбросова, Ганна М.; Амбросова, Діана Д.
UKR: Публікація узагальнює результати короткострокової експедиції моніторингу джерел нецентралізованого водопостачання громади селища Новолозуватка. Експедиція була проведена еко-активістами та волонтерами ГС «ДКТР» у лютому 2023 року з використанням Citizen Science інструментів моніторингу та швидкої попередньої оцінки придатності джерела води для різних господарських цілей.
Експрес-розрахунок забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєва, Вікторія Віталіївна ; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Тимошенко, О. А.; Полторацька, Вікторія Миколаївна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача експрес-оцінювання областей забруднення атмосферного повітря в робочих зонах біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці, що спричинюють емісію хімічно небезпечних речовин. Мета роботи – розроблення чисельної моделі для швидкого аналізу областей забруднення атмосферного повітря в умовах конвекції. Методика. Для визначення областей забруднення атмосферного повітря, що формуються при екстремальних ситуаціях на залізниці у випадку емісії хімічно небезпечних речовин, застосовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного розповсюдження домішки в атмосфері. Враховується нерівномірний профіль вітру з висотою та залежність коефіцієнтів атмосферної дифузії від швидкості вітру. Для чисельного розв’язання тривимірного рівняння масопереносу домішки в атмосферному повітрі застосовуються скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель для визначення областей забруднення повітря біля транспортного коридору у випадку викиду хімічно небезпечних речовин на залізниці. Практична значущість. На базі побудованої чисельної моделі розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє оперативно розраховувати динаміку формування областей хімічного забруднення біля транспортного коридору в разі екстремальних ситуацій на залізниці. Висновки. Розроблено чисельна модель та комп’ютерний код, що дозволяють методом обчислювального експерименту оцінювати забруднення робочих зон біля транспортного коридору у випадку екстремальних ситуацій на залізниці. Побудована модель має широкий робочий діапазон та враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на формування зон хімічного забруднення в повітрі. Наведено результати обчислювального експерименту.
Дослідження ефективності використання захисних екранів різної форми для зниження забруднення повітря
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, З. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення повітря. Такі екрани дозволяють змінити аеродинаміку повітряного потоку та перенаправити рух забрудненого повітря від робочих зон в інший бік. Мета роботи − дослідження ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення, створення тривимірної числової моделі для аналізу ефективності використання захисних екранів. Методика. Для аналізу ефективності екранів різної геометричної форми застосовується метод фізичного експерименту в лабораторних умовах. Для математичного моделювання поширення домішки за наявності екранів використовуються тривимірні рівняння аеродинаміки та масопереносу. Розроблена числова модель дозволяє врахувати профіль швидкості повітряного потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність емісії домішки, швидкість гравітаційного осадження домішки в повітрі. Для числового інтегрування моделювальних рівнянь аеродинаміки та масопереносу використовуються скінченнорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Експериментальним шляхом отримано дані щодо ефективності використання чотирьох захисних екранів, які відрізняються геометричною формою. Експериментальні дані дають можливість здійснити первинне оцінювання впливу різних екранів на зниження рівня забруднення в робочих зонах. Розроблена швидкорозрахункова 3D числова модель для розв’язання задач аеродинаміки та масопереносу стосовно проблеми оцінювання ефективності використання екранів у зонах, де має місце забруднення атмосферного повітря. Практична значимість. Експериментальні дані дають можливість обґрунтувати вибір захисного екрана біля автотраси або іншої ділянки на промисловому майданчику, де має місце емісія домішки. На базі розробленої математичної моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє прогнозувати інтенсивність забруднення повітря за наявності перешкод, які змінюють аеродинаміку та напрям переносу домішки в атмосфері. Висновки. Результати фізичного експерименту дозволяють уявити закономірності формування областей забруднення біля захисних екранів різної геометричної форми. Розроблена математична модель дозволяє оцінювати забруднення повітря в областях, де є перешкоди на шляху руху домішки. Наведено результати фізичного та обчислювального експериментів.
Simulation of the Structure of Chromium Carbide in the Research of Amorphous Alloys
(Dnipro State Technical University, Kamianske, Ukraine, 2023) Kruglyak, Irina; Baskevich, Oleksandr; Gulivets, Alexey; Maksimenko, Oleg
ENG: Work are considered theoretical aspects of modeling amorphous and nanocrystalline alloys of transition metals and metalloids. Modeling of the close order of amorphous Cr–C alloys obtained by the electrodeposition method was carried out, depending on the current density and temperature of the electrolyte. The dependence between the production conditions and the close order of amorphous alloys was established. A technique for deciphering the radial distribution function of atoms (RDF) based on the concept of the cluster structure of amorphous metals has been developed. Modeling of the close order of amorphous Cr–C alloys was carried out using the approximation of the peaks of FRPA atoms, which are characteristic of the amorphous Ni86P14 alloy. The structure of electrodeposited Cr–C precipitates at different values of current density and electrolyte temperatures was investigated. It was established that the structure of the material is amorphous, and the sizes of the oriented random regions (ORA) vary from 3.6 to 5 nm. The lattice parameters of the samples increase slightly, which is associated with a change in the amount of carbon. The volume of the sediment consists of ORA, the shape of which is close to cuboctahedra, and the volume fraction decreases with an increase in the temperature of the electrolyte.
Принципи оцінки ресурсного потенціалу нафтовміщуючих відходів залізничної інфраструктури
(ScientificWorld-NetAkhatAV, Karlsruhe, Germany, 2023) Безовська, Марина Сергіївна; Зеленько, Юлія Володимирівна
UKR: Проблема підвищення екологічної безпеки при поводженні з нафтовміщуючими відходами і шламами є актуальною для більшості галузей промисловості. Переробка нафтовмісних відходів з вилученням їх ресурсного потенціалу - це процес, в якому відхід набуває корисних властивостей і стає продуктом або сировиною для виробництва інших продуктів. Під ресурсним потенціалом відходу (залишку) треба розуміти сукупність (кінцево впорядкована множина) його властивостей і характеристик. Для оцінки ресурсного потенціалу розглядають фізичний, хімічний і технологічний критерії.
Assessment of Radioactive Contamination Level of Environment in Case of Accident at Nuclear Power Plant
(IOP Publishing Ltd, 2023) Biliaiev, Mykola M.; Rusakova, Tetiana I.; Dziuba, Serhii V.; Lapshin, Yevhen; Koval, Natalia
ENG: The accidents at nuclear power plants pose a particular threat to the population and the environment. Accidental emissions at nuclear power plants can cause long-term radioactive pollution of the environment, and the elimination of such pollution can take years. For practice, it is very important to predict the intensity and size of radioactive contamination zones for various scenarios of extreme situations at the nuclear power plants. Such a forecast will identify the most vulnerable areas and develop a response strategy to the situation that has arisen. A numerical model has been built that allows to quickly predict the scale of radioactive contamination of the territory during an emergency release at a nuclear power plant. The model is based on the application of implicit difference schemes for the numerical integration of the equation of convective-diffusion transport of impurities in the atmosphere. The developed model is characterized by the calculation speed. The results of the computational experiment are presented.
Environmental Strategy of Multimodal Transportation
(Copyright © Drawing up & Design. ScientificWorld-NetAkhatAV, 2023) Cherkudinov, Volodymyr E.; Zelenko, Yuliia V.
ENG: Using a system analysis, methods for assessing existing problems and tasks are proposed, as well as a proper definition of environmental issues as the most important in the set of issues of the creation and functioning of the transport complex is presented. At the same time, the processes of energy redistribution were taken into account in the form of specific and generalized efficiency indicators, which can be used to meet the needs of multimodal transportation. Recommendations are also proposed for the comprehensive solution of transport planning tasks, increasing safety and reducing the negative impact of transport on the environment for further spreading the application of the most successful solutions in each of the regions.
A GIS Assessment of the Green Space Percentage in a Big Industrial City (Dnipro, Ukraine)
(Sciendo, Poland, 2023) Buchavyi, Yuriy; Lovynska, Viktoriia; Samarska, Alla V.
ENG: Green spaces in an industrially polluted city are extremely important for the physical activity and mental health of its inhabitants. The study aim was to analyze the urban green space dynamics and the greening degree of different functional zones typical for a big Ukrainian industrial city (Dnipro, Ukraine). This article used the remote sensing methods and geographic information systems (GIS) to assess the percentage of green spaces in the city of Dnipro, its eight districts, parks, ravines, and sanitary protection zones. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) was used for map¬ping the urban green spaces within the ravines, parks, and sanitary protection zones. According to our results, 67% of Dnipro city is greened (NDVI >0.3). On average, there are 219 m2 of green spaces per person, which is 24 and 4 times more than the minimum and optimal values recommended by the World Health Organization (WHO), respectively. It was found that the NDVI values were significantly lower in the territories of sanitary protection zones, compared to the other functional zones. The results of NDVI analysis indicate a significant variation of the studied parameter during the vegetative season, with two typical peaks of the green space vegetative activity. The peak of plant vegetative activity occurs in the first decade of June, followed by slight decline for 2–3 weeks, then there is another increase in the activity, reaching the maximum in mid-July. Even in autumn, the photosynthetic activity remains relatively high for most of the urban areas, declining only from mid-October. In addition, a method and algorithm for estimating and standardizing the level of the urban area greening based on the remote sensing methods and zonal statistics tools are proposed
Екстремальні ситуації на об’єктах паливно-енергетичного комплексу: оцінювання ризику ураження людини
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Тимошенко, О. А.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання зон ураження людей у разі виникнення екстремальної ситуації на АЗС, розташованій в людному місці м. Дніпро. Здійснюється аналіз розмірів зон теплового забруднення повітря та зони можливого ураження людей у випадку розлітання уламків, через виникнення екстремальної ситуації на АЗС. Для розв’язання задач даного класу потрібна розробка спеціалізованих математичних моделей. Мета роботи – оцінювання ризику ураження людини від метальної дії уламків під час пожежі на АЗС у випадку виникнення екстремальної ситуації. Методика. Для аналізу зон ураження під час розльоту уламків використовується числова модель, що базується на інтегруванні другого закону Ньютона для руху матеріальної точки в повітрі. На базі даної числової моделі створено комп’ютерну програму. Для аналізу зон теплового забруднення під час пожежі на АЗС використовується числове інтегрування рівняння енергії, яке враховує швидкість руху повітряних мас, коефіцієнти температуропровідності, температуру повітря на місці пожежі. Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель для аналізу зон ураження від метальної дії уламків. Визначено зони ураження за можливої пожежі на АЗС в м. Дніпро. Практична значущість. Розроблено програму для розрахунку динаміки руху уламків у повітрі. Це дозволяє визначати зони ураження від метальної дії уламків різного розміру. Визначено зони теплового забруднення повітря, що дозволяють оцінювати ризик термічного ураження людей. Висновки. Розроблено ефективний інструмент аналізу ризику ураження людей уламками під час пожежі на АЗС. Наведено результати обчислювальних експериментів.
Забруднення атмосферного повітря: вплив на стан здоров’я населення
(ГС «ДТРК», Кривий Ріг, 2023) Сорока, Максим Леонидович; Амбросова Ганна М.; Байлюк Юлія В.; Тарасова, Лідія Демидівна; Амбросова Діана Д.; Зеленько, Юлія Володимирівна
UKR: Ця брошура об’єднує інформацію про вплив забруднюючих речовин в атмосферному повітрі на стан здоров’я людини. У матеріалах наведений огляд відомостей про санітарно-токсикологічний вплив дрібнодисперсного пилу (РМ2.5 та РМ10), азоту діоксиду (NO2), приземного озону (O3), сірчистого ангідриду (SO2), вуглецю оксиду (СО), аміаку (NH3) та недиференційованих за складом летких органічних сполук (VOC). У тексті цього видання пояснюються механізми впливу та основні довгострокові та короткострокові наслідки забруднення повітря для організму людини. Інформація, викладена у цьому виданні, буде корисною широкому загалу та фахівцям, які дотичні захисту екологічних прав громадян на чисте та безпечне повітря (екологи, еко-активісти, журналісти, правозахисники та інші).
Адгезійна міцність електроосаджених металевих плівок з металевими підкладками
(Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, Дніпро, Україна, 2023) Штапенко, Едуард Пилипович; Воронков, Євген Олегович; Заблудовський, Володимир Олександрович; Титаренко, Валентина Василівна; Краєва, Віолетта С.; Кузнецов, Віталій Миколайович
UKR: У роботі розглянуто адгезійну міцність електроосаджених покриттів нікелю, заліза, міді та цинку на мідній та сталевій підкладках. Для визначення теоретичних значень адгезійної міцності запропоновано теоретичний підхід до визначення адгезійної міцності на межі метал-метал. Авторами на основі аналізу механізму адгезії і природи контактної взаємодії отримано аналітичний вираз для розрахунку значень адгезійної міцності для певних пар металів, проте знаходження точного значення ряду величин, що входять у цей вираз, наприклад, питомої енергії зв'язку та модуля пружності, становить великі труднощі. Розрахунок енергії взаємодії атомів покриття та підкладки проводили за методом теорії функціоналу густини. У результаті було отримано теоретичні значення адгезійної міцності електроосаджених покриттів нікелю, заліза, міді та цинку на мідній та сталевій підкладках, які добре узгоджуються з експериментальними значеннями адгезійної міцності. Однак, існуючі розбіжності між теоретичними та експериментальними даними викликані певними труднощами знаходження питомої енергії зв'язку та модуля пружності, які пов'язані зі складністю моделювання реальної структури як плівки, так і підкладки. Пошуки вирішення цих питань стануть предметом подальших досліджень.
Modeling Influence of TiO2 Barrier Coating on Pollutant Dispersion Near Road
(Kaunas University of Technology, 2023) Biliaiev, Mykola M.; Berlov, Oleksandr V.; Biliaieva, Viktoriia V.; Kozachyna, Vitalii A.; Kozachyna, Valeriia; Yakubovska, Zinaida M.
ENG: Mitigation strategies for near-road air pollution are of great interest nowadays. Sound barriers near the road are very effective to decrease pollutant concentration. The use of titanium dioxide (TiO2) barrier coating provides additional effect which allows to decrease pollutant concentration near road. In this study quick- computing CFD model was developed to access influence of TiO2 barrier coating on pollutant concentration. To simulate wind flow over barrier with TiO2 coating model of potential flow was used. The process of NOx dispersion from car was computed using mass conservation equation. Finite-difference schemes were used for numerical integration of governing equations. The computer code was developed on the basis of proposed numerical model. Results of numerical simulations are presented.
Simulation of Chemical Accident with Ammonia at the Pipe Line
(Kaunas University of Technology, 2023) Biliaiev, Mykola M.; Berlov, Oleksandr V.; Biliaieva, Viktoriia V.; Kozachyna, Vitalii A.; Kozachyna, Valeriia; Mashykhina, Polina B.
ENG: Ammonia is transported through Ukraine via the Togliatti-Odesa ammonia pipeline. The hostilities in Ukraine pose a risk of damage to this transportation system as a result of a shell, mine, etc. hitting the transportation system. Therefore, it is very important to predict the possible consequences of environmental pollution in the event of such an extreme situation. A numerical model was developed to solve this problem. The three-dimensional equation of convective-diffusive transport of an impurity in the atmosphere is used to predict the dynamics of pollution of atmospheric air and the underlying surface. Finite-difference splitting schemes are used to numerically integrate this equation. On the basis of the constructed numerical model, a computer code was developed to take into account the change in the intensity of ammonia leakage from the damaged pipeline. The results of a computational experiment are presented.
Громадський моніторинг водних джерел Покровського району міста Кривий Ріг
(ГС «ДТРК», Кривий Ріг, 2023) Сорока, Максим Леонидович; Амбросова Ганна М.; Байлюк Юлія В.; Тарасова, Лідія Демидівна; Амбросова Діана Д.
UKR: У цій інформаційній брошурі висвітлені основні результати експедиції громадського моніторингу якості вибіркових природних джерел води, проведеної у березні 2023 року фахівцями та експертами ГС «ДКТР» на території Покровського району міста Кривий Ріг. Надані результати оцінки якості трьох джерел та їх потенціал для нецентралізованого водопостачання у надзвичайних умовах.
Оцінювання впливу об’єкта енергетики на забруднення навколишнього середовища
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєва, Вікторія Віталіївна; Губін, О. І.; Машихіна, Поліна Борисівна; Усенко, Андрій Юрійович; Тимошенко, Л. О.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання впливу котельної на забруднення атмосферного повітря. Таке оцінювання дуже важливе у разі розташування котелень поблизу селитебних зон. Оскільки метеоумови для кожного регіону характеризуються зміною напряму вітру, інтенсивністю атмосферної дифузії, появою штилю, важливо мати інформацію про формування зон забруднення в селитебних зонах. Для розв’язання даної задачі дуже важливе використання математичного моделювання, тому що наразі неможливо створити достатню кількість постів спостереження біля об’єктів паливно-енергетичного комплексу. Мета роботи − чисельний аналіз впливу котельної на інтенсивність забруднення атмосферного повітря за різних метеоумов. Методика. Для оцінювання зон забруднення, що формуються в атмосферному повітрі під час викиду з труби котельні, використовується 3D-рівняння конвективно-дифузійного переносу. Модель враховує атмосферну стратифікацію, інтенсивність емісії домішки, профіль вітру, швидкість вітру. Чисельне інтегрування рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки здійснюється за допомогою скінченно різницевих схем. Моделювальне рівняння розщеплюється на рівняння конвективного переносу забруднювальної речовини та рівняння розсіювання забруднювальної речовини шляхом атмосферної дифузії. Окремо розв’язується рівняння, що описує зміну концентрації домішки в атмосферному повітрі внаслідок викиду забруднювальної речовини з труби. На наступному етапі будуються скінченно різницеві схеми, що дозволяють розв’язати рівняння розщеплення. Наукова новизна. На базі побудованої чисельної моделі визначені зони забруднення атмосферного повітря під час викиду СО з труби котельні. Запропонована чисельна модель дозволяє прогнозувати забруднення атмосферного повітря для різних метеоумов у рамках одного пакета програм. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний пакет програм на базі запропонованої чисельної моделі, що дає можливість здійснювати аналіз зон хімічного забруднення атмосферного повітря, які формуються під час викиду домішки з труби котельні за різних метеоумов. Висновки. На базі запропонованої чисельної моделі здійснено прогнозування зон хімічного забруднення атмосферного повітря в селитебній зоні, в якій розташовується котельня. Наведено результати обчислювального експерименту.
Прогнозування радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі екстремальної ситуації на АЕС
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Ukraine, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Берлов, Олександр Вікторович ; Біляєва, Вікторія Віталіївна ; Козачина, Віталій Анатолійович; Машихіна, Поліна Борисівна
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря у разі виникнення екстремальної ситуації на території Запорізької АЕС, що спричинює миттєвий радіоактивний аерозольний викид. Здійснюється аналіз динаміки формування зон радіоактивного забруднення за напряму вітру в бік м. Нікополь. Для оперативного розв’язання даної прогнозної задачі потрібне створення багатофакторної чисельної моделі, що дозволяє оперативно аналізувати розміри та інтенсивність областей радіоактивного забруднення. Мета роботи –створення чисельної моделі та комп’ютерного коду для оперативного аналізу областей радіоактивного забруднення, що формуються за миттєвого викиду радіоактивних забруднювачів в атмосферу. Методика. Комп’ютерний код створений на базі чисельної моделі, що є різницевим аналогом багатофакторного кінематичного рівняння масопереносу радіоактивної домішки в атмосферному повітрі. Рівняння масопереносу враховує поле швидкості вітру, атмосферну турбулентну дифузію, інтенсивність викиду радіоактивної речовини в повітря. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу застосовується метод розщеплення з наступним використанням скінчено різницевих схем. Обчислення значення величини об’ємної активності на кожному кроці розщеплення реалізується за явною формулою. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельну модель та здійснено її програмну реалізацію для оперативного аналізу формування областей радіоактивного забруднення в атмосфері за екстремальної ситуації на АЕС, що супроводжується емісією радіоактивних речовин. Модель враховує комплекс факторів, що впливають на процес поширення радіоактивної домішки в атмосфері. Практична значущість. Розроблено комп’ютерний код для розрахунку динаміки формування зон радіоактивного забруднення в атмосфері на базі розробленої чисельної моделі. Це дозволяє методом обчислювального експерименту аналізувати наслідки аварійних викидів на території АЕС. Висновки. Створено математичну модель для оперативного аналізу рівня радіоактивного забруднення атмосферного повітря внаслідок екстремальної ситуації на АЕС, що спричинює інтенсивний миттєвий викид радіоактивних речовин. Наведено результати обчислювального експерименту на базі розробленої чисельної моделі.
Experimental Study of the Intensity of Coal Dust Removal
(Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipro, Ukraine, 2023) Biliaiev, Mykola M.; Berlov, Oleksandr V.; Brazaluk, Yuliia V.; Kozachyna, Vitalii A.; Oladipo, Mutiu Olatoye
ENG: Problem statement. Industrial sites where coal storages are located are intensive sources of dust pollution of the environment. There is an important problem of assessing the intensity of dust removal into the atmospheric air from polluted areas. Knowledge of the intensity of dust removal into the atmospheric air makes it possible to scientifically assess the impact of contaminated sites on the pollution of the environment and work zones at industrial sites. The solution to this problem can be obtained experimentally. The purpose of the article. An experimental study of the value of the air flow velocity at which the detachment of dust particles from the surface with coal begins and their removal into the air and the determination of the intensity of the emission of coal dust from the contaminated surface. Methodology. The intensity of removal of coal dust from the contaminated area was studied experimentally in laboratory conditions. The research was conducted on coal samples from DTEK “Pavlohradvuhillya”, grade “ДГ. During the research, the velocity of the air flow at which the process of movement of dust particles along the emission source began and the velocity of “detachment” of dust particles and their removal from the emission source were determined. At the second stage of experimental research, the intensity of removal of coal dust from the polluted area was determined. Scientific novelty. The values of the air velocity at which the removal of coal dust particles from the contaminated area begins were determined experimentally. The regularity of the intensity of the removal of coal dust depending on the velocity of the air flow over the contaminated area was obtained. Practical significance. The obtained experimental data make it possible to determine under which weather conditions there is a risk of dust formation and the removal of dust into the atmosphere. The empirical dependence obtained by processing experimental data can be used for a scientifically based assessment of the level of pollution of working areas at industrial sites where there are coal storage facilities. Conclusions. The value of the velocity of the air flow at which the movement of dust particles on the contaminated surface begins, as well as the value of the velocity of the air flow at which the removal of dust particles into the air begins, was determined experimentally. The resulting empirical model can be used to estimate environmental damage due to dust pollution of atmospheric air.
Numerical Analysis of Aerodynamic Regime Near Tailings Storage Facility
(IOP Publishing Ltd, 2023) Semenenko, Yevhen; Medvedieva, Olha O.; Biliaiev, Mykola M.; Rusakova, Tetiana I.; Blyuss, Konstantin
ENG: Tailings formed during the mining and beneficiation of iron ore are sources of intensive dust generation. In order to assess the intensity of dust formation and determine the effectiveness of methods of its reduction, it is necessary to know the local velocity of the air flow near the various surfaces of the tailings storage facility. For the theoretical solution of this problem, a CFD model was developed, which allows determining the velocity field of the air flow when flowing around the tailings storage facility. The model allows you to obtain the value of the wind speed near the surfaces of the structure and, based on this information, to make a forecast of possible dust formation. The constructed CFD model is based on the use of an aerodynamic model of potential motion. The modeling equation is the Laplace equation for the velocity potential. To build a numerical model, the idea of establishing a solution in time is used, therefore numerical integration of the "unsteady equation" for the velocity potential is carried out. Numerical integration is carried out using the finite-difference method of total approximation. The results of the computational experiment are presented.
Стратегія екологізації мультимодальних перевезень
(ScientificWorld-NetAkhatAV, Karlsruhe, Germany, 2023) Черкудінов, Володимир Едуардович; Зеленько, Юлія Володимирівна
UKR: Використовуючи системний аналіз, запропоновано методики для оцінки існуючіх проблем та задач, а також представлено власне визначення екологічної проблематики, як найважливішої у комплексі питань створення та функціонування транспортого комплексу. При цьому врахувалися процеси перерозподілу енергії у вигляді питомих та узагальнених показників ефективності, які можуть бути використані для забезпечення потреб мультимодальних перевезень. Також запропоновані рекомендації щодо комплексного вирішення завдань транспортного планування, підвищення безпеки та зниження негативного впливу транспорту на довкілля для подальшого поширення застосування найбільш успішних рішень у кожній із областей.
Simulation of the Formation of Protective Coatings using the Radial Distribution Function of Atoms
(Dnipro State Technical University, Kamianske, Ukraine, 2023) Sereda, Borys; Baskevich, Oleksandr; Gulivets, Alexey; Udod, Andrey
ENG: Studies of the structural factors of alloys, carried out using wide-angle and small-angle X-ray studies, allowed us to identify general patterns for various alloys. The use of apodization of the Fourier distribution of X-ray diffraction (XRD) contributes to the leveling of the effect of the break in the experimental intensity curve and facilitates close-order modeling. It was established that the height of the main peak of the structural factor decreases, and the position slightly shifts towards larger angles when the arrangement of alloys increases. The second maxima of the structural factor have an asymmetric shape, which varies depending on the conditions for obtaining the alloys. As the amount of phosphorus in the alloys decreases, the relief and height of the peaks increase. It was found that the diversity of the close order of the alloys is related to the deposition conditions, in particular, to a large value of the overvoltage at the cathode and the penetration of phosphorus atoms into the structure of the alloys. The obtained modeling results allow us to establish the conditions for the formation of close order in alloys and expand our understanding of the structural features of materials.
Математичне моделювання нестаціонарного процесу забруднення повітря
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Якубовська, З. М.
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача визначення динаміки забруднення повітря в робочому приміщенні під час затікання в нього повітря, що містить хімічно небезпечну речовину. Особливість даної задачі полягає в тому, що на формування областей забруднення в приміщенні впливають багато факторів, особливо внутрішня геометрія (наявність технологічного обладнання в приміщенні, меблі тощо). Тому потрібно мати спеціалізовані математичні моделі, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення повітря в приміщенні заданого типу забруднення. Мета–розроблення тривимірної чисельної моделі аеродинаміки повітряного потоку в приміщенні та масопереносу хімічно небезпечної речовини, що потрапляє в приміщення крізь систему вентиляції, для прогнозування ризику токсичного ураження працівників. Методика. Для моделювання процесу поширення хімічно небезпечної речовини в повітрі робочого приміщення використовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу хімічно небезпечної речовини. Поле швидкості повітряного потоку в робочому приміщенні розраховується на базі моделі потенціального руху нестислої рідини. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості використовуються дві скінченнорізницеві схеми. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння масопереносу домішки застосовуються метод розщеплення та скінченнорізницеві схеми. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації домішки обчислюється за явною формулою. Для проведення обчислювальних експериментів на базі розробленої чисельної моделі створено комп’ютерний код. Наукова новизна. Розроблено тривимірну чисельну модель для аналізу динаміки формування областей хімічного забруднення повітря в робочих приміщеннях у разі потрапляння домішки в приміщення скрізь систему вентиляції. Особливість моделі –врахування основних фізичних факторів, що впливають на формування областей забруднення та швидкість розрахунку. Практична значущість. Чисельна модель та комп’ютерний код, розроблений на її основі, дозволяють розв’язувати специфічні задачі, що виникають під час оцінювання ризику токсичного ураження працівників на хімічно небезпечних об’єктах. Висновки. Створено ефективну тривимірну чисельну модель та комп’ютерний код, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення робочих приміщень за потрапляння токсичної речовини в приміщення крізь систему вентиляції. Наведено результати обчислювального експерименту.
Моделювання гідродинаміки ґрунтових вод на підтоплених територіях
(Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2023) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Постановка проблеми. Розглядається задача розрахунку динаміки ґрунтових вод на підтопленій території за роботи локального дренажу. Складність розв’язання даної задачі полягає в тому, що за наявності забудови на підтопленій території неможливо використовувати існуючі нормативні методики для розрахунку дренажу. Тому виникає потреба розроблення спеціалізованих математичних моделей для оцінювання зміни, з часом, рівня ґрунтових вод на підтопленій території. Мета роботи − розроблення чисельної багатопараметричної моделі та створення на її базі комп’ютерного коду для прогнозування зміни рівня ґрунтових вод та рівня забруднення підземного водоносного шару за роботи дренажу на підтопленій території. Методика. Для розрахунку динаміки ґрунтових вод за роботи водознижувальних свердловин використовується рівняння фільтрації для безнапірного підземного потоку. Для розрахунку концентрації домішки в ґрунтових водах за роботи дренажної системи використовується двовимірне рівняння масоперносу, що враховує конвективний перенос домішки та перенос домішки за рахунок дисперсії. Для чисельного інтегрування рівняння фільтрації безнапірних підземних вод використовується локально-одновимірна скінченорізницева схема розщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу домішки в ґрунтових водах за роботи дренажу використовується скінченорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Розроблена ефективна чисельна модель дозволяє прогнозувати зміну рівня ґрунтових вод під час роботи локального дренажу. Модель також дозволяє прогнозувати рівень забруднення ґрунтових вод за роботи дренажу. Практична значимість. На базі розробленої чисельної моделі розроблено комп’ютерний код, орієнтований на розв’язання комплексу прикладних задач, що пов’язані з проектуванням систем локального дренажу на підтоплених територіях. Висновки. Розроблені чисельна модель та комп’ютерний код дозволяють оцінювати динаміку зміни рівня ґрунтових вод та інтенсивність їх забруднення за роботи локального дренажу. Наведені результати обчислювального експерименту.