Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
8 results
Search Results
Item Динаміка навантажень та покращення пружно-демпфуючих характеристик тягово-зчіпних пристроїв триланкового автопоїзда(Національний університет «Львівська політехніка», 2021) Бадейнов, Олександр Михайлович; Зінько, Роман Володимирович; Національний університет «Львівська політехніка»; Кравченко, Олександр; Поляков, В. М.Item Математичні моделі, методи та алгоритми для автоматизації управління газотранспортними системами(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Химко, Ольга Мирославівна; Чекурін, Василь Феодосійович; Національний університет «Львівська політехніка»; Горбійчук, Михайло Іванович; Безкоровайний, Володимир Валентинович; Тимченко, Олександр ВолодимировичУ дисертаційній роботі розв’язано важливу науково-прикладну проблему – розроблення концепції побудови програмно-технічної системи для автоматизації управління ГТС на основі розроблених математичних моделей, методів і алгоритмів для керування процесами транспортування газу МГ. У процесі розв’язання цієї проблеми розроблено дворівневу математичну модель структури газотранспортної системи (ГТС), що враховує можливі зміни її конфігурації в процесі експлуатації, а також її розмірну гетерогенність. З використанням рівнянь динаміки газу розроблені нелінійні математичні моделі течії газу в лінійних та вузлових елементах МГ із врахуванням можливої негерметичності цих елементів. З використанням цих рівнянь сформульовані крайові задачі, які моделюють технологічні процеси керування режимами роботи ГТС, забезпечують виявлення витоків і моніторингу цілісності трубопроводів та оперативне балансування маси газу в МГ. З використанням методу скінченно-різницевої дискретизації ключових рівнянь за просторовою координатою, ітераційного підходу та методів Рунге-Кутти розроблені методи розв’язування сформульованих нелінійних прямих задач. Розроблено математичну модель поширення малих збурень параметрів потоку газу в трубопроводі, яка описує хвильові процеси, спричинені нестабільністю роботи компресорів, локальною розгерметизацією, флуктуаціями тиску, густини й температури. Розроблені моделі керування перехідними процесами, з використанням яких будь-який процес переходу з одного стаціонарного режиму в інший визначається скінченним набором параметрів. Проведені кількісні дослідження перехідних процесів течії газу в секції МГ за різних моделей керування. З використанням розроблених обчислювальних методів проведені кількісні дослідження параметрів перехідних процесів течії газу, які виникають у МГ під час його локальної розгерметизації та кількісно досліджені параметри течії, які можна використати для виявлення та ідентифікації витоків. Запропонована концепція автоматизації управління ГТС України, яка базується на теорії MES систем та моделі PERA відповідно до вимог міжнародного стандарту ANSI/ISA-95. Визначені функції та розроблена структура програмної системи для автоматизації управління ГТС, а також системи моніторингу цілісності МГ у її складі та запропонований підхід до її поетапного впровадження зі збереженням наявних засобів, які відповідають сучасним вимогам. У дисертаційній роботі розв’язано важливу науково-прикладну проблему – розроблення концепції побудови програмно-технічної системи для автоматизації управління ГТС на основі розроблених математичних моделей, методів і алгоритмів для керування процесами транспортування газу МГ. У процесі розв’язання цієї проблеми розроблено дворівневу математичну модель структури газотранспортної системи (ГТС), що враховує можливі зміни її конфігурації в процесі експлуатації, а також її розмірну гетерогенність. З використанням рівнянь динаміки газу розроблені нелінійні математичні моделі течії газу в лінійних та вузлових елементах МГ із врахуванням можливої негерметичності цих елементів. З використанням цих рівнянь сформульовані крайові задачі, які моделюють технологічні процеси керування режимами роботи ГТС, забезпечують виявлення витоків і моніторингу цілісності трубопроводів та оперативне балансування маси газу в МГ. З використанням методу скінченно-різницевої дискретизації ключових рівнянь за просторовою координатою, ітераційного підходу та методів Рунге-Кутти розроблені методи розв’язування сформульованих нелінійних прямих задач. Розроблено математичну модель поширення малих збурень параметрів потоку газу в трубопроводі, яка описує хвильові процеси, спричинені нестабільністю роботи компресорів, локальною розгерметизацією, флуктуаціями тиску, густини й температури. Розроблені моделі керування перехідними процесами, з використанням яких будь-який процес переходу з одного стаціонарного режиму в інший визначається скінченним набором параметрів. Проведені кількісні дослідження перехідних процесів течії газу в секції МГ за різних моделей керування. З використанням розроблених обчислювальних методів проведені кількісні дослідження параметрів перехідних процесів течії газу, які виникають у МГ під час його локальної розгерметизації та кількісно досліджені параметри течії, які можна використати для виявлення та ідентифікації витоків. Запропонована концепція автоматизації управління ГТС України, яка базується на теорії MES систем та моделі PERA відповідно до вимог міжнародного стандарту ANSI/ISA-95. Визначені функції та розроблена структура програмної системи для автоматизації управління ГТС, а також системи моніторингу цілісності МГ у її складі та запропонований підхід до її поетапного впровадження зі збереженням наявних засобів, які відповідають сучасним вимогам. The dissertation is aimed at developing methodological bases for automating the management of gas transmission systems using the methods of mathematical modeling and computerization. The aim of the work is to develop mathematical models of methods and algorithms for solving problems of control of stationary and transient modes of gas flow in main gas pipelines (MGP), detection and identification of leaks, as well as elaboration of concept and methodological bases of gas transmission system (GTS) automation and determination of structure and functions. -technical control automation systems. To achieve this goal in the dissertation solved a number of problems and obtained new scientific results. Mathematical models have been developed to describe the structure of the GTS, which take into account changes in its configuration during operation and dimensional heterogeneity. Based on the equations of dynamics, nonlinear mathematical models of gas flow in MGP elements are developed taking into account their leaks and on this basis boundary value problems are formulated, which model technological processes of GTS operation control, leak detection and MGP integrity control. Using known computational methods, developed methods for solving formulated problems and fast algorithms for their implementation. A mathematical model for the propagation of small perturbations of gas flow parameters in a pipeline has been developed, which describes wave processes caused by compressor instability, local depressurization, fluctuations in pressure, density and temperature. Quantitative studies have revealed a significant dependence of the parameters of wave processes on the flow regime in which the disturbance occurs, as well as the location of fluctuations along the pipeline. Transition control models have been developed, using which any process of transition from one stationary mode to another is determined by a finite set of parameters. Quantitative studies of gas flow transients in the MGP section under different control models have been carried out. Integral parameters have been introduced that determine the efficiency of gas transportation during the transition mode according to various criteria. Quantitative estimates of the efficiency of MGP gas transportation during the transition regime are obtained, depending on the applied transition control models. Mathematical models of local leakage from MGP have been developed, which determine the intensity of gas leakage through a small hole in the pipe wall depending on the pressure and temperature of the gas in the pipe near the depressurization site. Using the developed computational methods, quantitative studies of the parameters of gas flow transients that occur in the MGP during its local depressurization and quantitatively studied flow parameters that can be used to detect and identify leaks. On this basis, mathematical methods for detecting and identifying leaks from MGP based on the measurement of gas flow parameters at control points have been developed and their accuracy has been investigated using the method of computational experiment. The concept of automation of control of GTS of Ukraine which is based on the theory of MES of systems and PERA model according to requirements of the international ANSI / ISA-95 standard is offered. The functions and structure of the software system for automation of GTS management, as well as the system of monitoring the integrity of the MGP in its composition are defined and the approach to its step-by-step implementation with the preservation of existing tools that meet modern requirements is proposed. Introduced integrated parameters of gas flow allow to quantify the efficiency of the transition process by energy and time parameters. Using the developed fast algorithms for solving boundary value problems, it can be used to control the transient modes of operation of the MGP in order to achieve a given process duration or specified energy performance. The proposed mathematical models of local leakage and gas dynamics in MGP with leakage, as well as the developed fast algorithms for solving boundary value problems form a theoretical and mathematical basis for the method of detecting and identifying parameters of leakage MGP using an approach based on modeling mass, momentum and real-time energy and flow measurement data at control points along the pipeline. The introduction of the GTS control automation system, based on the theory of MES systems, the PERA model and the international standard ANSI / ISA-95, the structure and functions of which are proposed in the work, will preserve the existing automation tools. This will create the preconditions for the transition from a functional to a process management model.Item Підвищення рівня екологічної безпеки довкілля за допомогою інтегрованої системи управління побутовими відходами(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Коваль, Ірина Ігорівна; Погребенник, Володимир Дмитрович; Національний університет «Львівська політехніка»; Петрук, Василь Григорович; Леськів, Галина ЗіновіївнаУ дисертаційному дослідженні вирішено актуальне науково-практичне завдання – підвищення рівня екологічної безпеки регіону інтегрованою системою управління побутовими відходами. На основі системного аналізу літературних джерел виявлено основні тенденції розвитку методів і систем управління відходами. Здійснено моделювання інтегрованої системи управління відходами на основі її декомпозиції і матричних рівнянь показника якості середовища. Запропоновано класифікацію опаковальних відходів, як інформаційний засіб для їх сортування. Виконано аналіз впливу Львівського полігону побутових відходів на навколишнє середовище і встановлено рівні забруднення ґрунтів, поверхневих і підземних вод. Розроблено рекомендації щодо поліпшення екологічного стану територій, прилеглих до Львівського полігону побутових відходів. Подано підходи до організації інтегрованої системи управління побутовими відходами регіону, методи сортування та мінімізації побутових відходів на локальному рівні. Визначено етапи процесу управління відходами для житлових комплексів. Запропоновано схему інтегрованої системи управління побутовими відходами. В диссертационном исследовании решена актуальная научно-практическая задача – повышение уровня экологической безопасности региона интегрированной системой управления бытовыми отходами. На основе системного анализа литературных источников выявлены основные тенденции развития методов и систем управления отходами. Разработаны основы интегрированного управления бытовыми отходами, в основу которого положен иерархический принцип. Осуществлено моделирование интегрированной системы управления бытовых отходов на основе ее декомпозиции и матричных уравнений показателя качества среды. Разработана классификация отходов упаковки по источникам образования, назначению, типу материала, размерам и т.п. Она является эффективным информационным средством для сортировки, переработки и утилизации бытовых отходов. Предложено разделение задач и ответственность участников “товарно-производственной цепи” по круговороту отходов упаковки и разработаны методы их минимизации. Выполнен анализ влияния Львовского полигона бытовых отходов на окружающую среду и установлен факт загрязнения почв, поверхностных и подземных вод. Установлено превышение ГДК у почве для тяжелых металлов – Кадмия, Купрума, Плюмбума, Ферума, Мангана, Стронция. Определены коэффициенты загрязнения основных загрязнителей: Цинк, Манган, Стронций. Полученные результаты позволили обоснованно выбирать стратегию управления бытовых отходов с целью минимизации уровня экологической опасности. Предложены рекомендации по улучшению экологического состояния и почвенного покрова территорий, прилегающих к Львовскому полигону бытовых отходов, а также план необходимых мероприятий по приведению полигона в состояние экологически безопасной территории. Обоснованы подходы по сортировке бытовых отходов, в основу которых положены принципы сбора и сортировки всех бытовых отходов, и предложена логистическая схема управления отходами на уровне жилого комплекса, преимуществом которой является их минимизация и экономическая эффективность. Определены этапы процесса управления отходами для жилых комплексов. Предложен новый метод измерения концентрации веществ, который заключается в излучении и приеме импульсного ультразвукового сигнала в контролируемую и n эталонных веществ, измерении разности времен распространения ультразвуковых сигналов в эталонных веществах, в контролируемом и двух эталонных веществах, который характеризуется высокой точностью. На основе предложенных математических моделей разработаны подходы к построению региональной геоинформационной интегрированной системы управления бытовыми отходами, в основу которой положен анализ, систематизация и обработка информации характеристик загрязнения окружающей среды и бытовых отходов, статистическая и региональная информация об объектах образования и переработки отходов, моделирования и прогнозирования их уровня. Предложенная структура системы позволяет достичь высокого уровня экологической безопасности региона. Результаты работы внедрены в практику деятельности организаций и учреждений и учебный процесс. In the dissertation work the actual scientific-practical task, such as increasing of the region ecological safety level by the integrated system of household waste management, is solved. The main tendencies of the development of waste management methods and systems based on system analysis of domestic and foreign literature sources were revealed, which made it possible to substantiate the need to improve the approaches to the organization and construction of an efficient integrated waste management system. Mathematical models of integrated waste management system because of their decomposition, based on matrix equations of the quality index of the environment were developed. This made it possible to create a geo-relational database model. Classification of packaging waste as an information tool for their sorting was developed. It supplies the opportunity for further progress to develop a wide range of effective management of packaging waste and acceptable methods for their recycling and utilization. Complex analysis of the impact of the Lviv household waste landfill on the environment has been carried out and the fact of contamination of soils, surface, and underground waters has been established. The main source of environmental pollution is infiltration, which is formed because of atmospheric precipitation and processes occurring in the “body” of the landfill. Recommendations for improvement of the ecological state and soil cover of the territories adjacent to the Lviv household waste landfill have been developed. The approaches to organization of integrated management system of household waste in the region are developed. The methodology of household waste sorting at the local level is developed, the feature of which is the sorting of all household waste, which makes it possible to minimize the amount of waste at landfills and save money on the construction of sorting enterprises. Stages of the waste management process for residential complexes are defined and monitoring schemes, integrated control, waste management, and minimization of waste generation are proposed.Item Зчеплення з бетоном арматури серпоподібного профілю та удосконалення розрахунку її анкерування в згинальних залізобетонних елементах(Національний університету "Львівська політехніка", 2015) Поляновська, Олена ЄвгенівнаВ роботі отримані нові експериментальні дані щодо опору витяганню з бетону арматури серпоподібного профілю та на підставі планованих експериментів вперше побудовані математичні моделі для визначення напружень зчеплення арматури з бетоном залежно від окремих факторів (міцність бетону, діаметр стержнів, довжина анкерування, повторюваність навантажень) та їхньої взаємодії. Доведено, що товщина захисного шару бетону, менша за три діаметра стержнів, суттєво впливає на граничні напруження зчеплення, які можуть зменшуватися до 40%. Встановлений вплив довжини анкерування поздовжніх стержнів на вільних опорах та стержнів, які обриваються в прольотах, на напружено-деформований стан згинальних залізобетонних елементів. Встановлено, що мінімальна довжина анкерування стержнів повинна бути не меншою десяти діаметрів. За меншої довжини анкерування несуча здатність та жорсткість елементів можуть зменшуватися до 20%. За результатами експериментальних досліджень удосконалена методика розрахунку анкерування арматури, яка полягає в безпосередньому використанні запропонованих розрахункових значень граничних напружень зчеплення, уточнені коефіцієнтів, які враховують діаметр арматури та товщину захисного шару бетону. В работе исследовано сопротивление вытягиванию з бетона арматуры серповидного профиля, определено влияние отдельных факторов на напряжения сцепления, предложена усовершенствованная методика расчета анкеровки арматуры, которая гармонизирована з европейскими кодексами. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, определена научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведена общая характеристика диссертации. В первом разделе отмечено значение сцепления арматуры с бетоном для обеспечения надежности железобетонных конструкцій, приведены особенности стержней серповидного профиля, выполнен обзор экспериментпльно-теоретических исследований сцепления арматуры с бетоном, сделан анализ методик расчета анкеровки арматуры в железобетонных конструкціях. Во втором разделе приведены результаты исследований сопротивления вытягиванию стержней с бетона методом математически планированых экспериментов с использованием плана Бокса-Бенкина. Результаты исследований позволили впервые получить математические модели и с их помощью выполнить детальный анализ влияния перечисленых факторов и их взаимодействия на предельные напряжения сцепления арматуры с бетоном. Третий раздел посвяшен исследованиям влияния толщины защитного слоя на напряжения сцепленя арматуры с бетоном. Варьировались прочность бетона, диаметр стержней, толщина защитного слоя, которая в призменных образцах принималась от с = 0 до с=3d (d – диаметр стержней). Исследования показали, что толщина защитного слоя существенно влияет на предельные напряжения сцепления и характер разрушения окружающего бетона. При защитном слое бетона, равном с = d, действительные предельные напряжения сцепления на 18…23% меньше, чем при защитном слое с=3d. В четвертом разделе исследовано влияние длины анкеровки арматуры на свободных опорах и в пролетах на несущую способность и жесткость изгибаемых железобетонных элементов. Испытано две серии балок (8 и 21 балка), в которых на свободных опорах длина анкеровки продольной арматуры принималась, равной lb=5d и 10d, а стержней, которые обрывались в пролетах в соответствии с эпюрой материалов, - lb= 0; 5d; 7,5d и 10d. Исследования показали: длина анкеровки длина анкеровки на свободных опорах должна быть не менее lb > 10d; для обеспечения полного использования в работе стержней, которые обрываются в пролетах, необходимо заводить их за сечение, где они не требуются по расчету, на длину не менее lb> 10d; в зависимости от длины анкеровки стержней, которые обрывются в пролетах, жесткость элементов может уменьшится до 25%. Пятый раздел посвящен усовершенствованию расчета анкеровки стержней в изгибаемых железобетонных элементах, состоящее в том, что в расчет вводятся непосредственно расчетные значения предельных напряжений сцепления и уточнении коэффициентов, учитывающих диаметр стержней и толщину защитного слоя бетона. We obtain new experimental data on the resistance of concrete reinforcement extracting sickle profile and on the basis of planned experiments first mathematical models to determine the traction stress reinforcement with concrete, depending on individual factors (strength concrete, rods diameter, anchoring length, repetition loads) and their interaction. It is proved that the thickness of the concrete cover is less than three rods diameter substantially affects the maximum adhesion tension which can be reduced to 40%. It was fixed the influence of the length of the longitudinal rods anchoring for free bearings and rods, which are cut off in flight, the stress-strain state of bending concrete elements. It was established that the minimum length of anchoring rods should be at least ten diameters. According to experimental results was improved calculation method of anchoring reinforcement, which consists in immediate use of the proposed tensioncohesionlimit values, revised coefficients that take into account the diameter of the steel reinforcement and the protective layer of concrete.Item Комп’ютеризовані засоби оцінювання параметрів руху об’єктів на основі малохвильового (вейвлет) перетворення сигналів зондування(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Тишик, Іван ЯрославовичДисертація присвячена розробленню нових ефективних підходів щодо перетворення та опрацювання відбитих сигналів локації і створення на цій основі математичних моделей, алгоритмів і структур цифрових перетворювачів, які б забезпечували високу завадостійкість та точність оцінки параметрів руху об’єктів. На основі отриманих математичних та комп’ютерних моделей досліджено процес перетворення широкосмугових сигналів локації безпосередньо у малохвильовій області для різних базових функцій, глибин декомпозиції та рівнів шумів, що дозволило розробити рекомендації для вибору найбільш ефективного варіанту опрацювання таких сигналів. В результаті проведеного комп’ютерного моделювання отримано залежності зведених похибок різницевих значень опорного та відбитого зміщеного широкосмугових сигналів внаслідок їх опрацювання у малохвильовій області та відомим класичним способом, здійснено порівняння значень цих похибок. Диссертация посвящена вопросам разработки новых эффективных подходов преобразования и обработки отраженных сигналов локации и создания на этой основе математических моделей, алгоритмов и структур цифровых преобразователей, которые обеспечивают высокую помехоустойчивость и точность оценки параметров движения объектов. В работе проведен сравнительный анализ существующих методов и средств оценивания параметров движения объектов, рассмотрены алгоритмы и структуры построения соответствующих устройств, которые реализуют извлечение информативных составляющих при обработке отраженных сигналов как во временной, так и в частотной областях, а также рассмотрены возможные способы устранения в них влияния на информативный параметр внешних и внутренних помех. Для уменьшения влияния погрешностей предложено проводить обработку таких сигналов непосредственно во вейвлет области. С этой целью в работе рассмотрено концепцию фильтрации сигналов на основании вейвлет преобразования, суть которой состоит в том, что вейвлет коэффициенты имеют энергетическое содержание. Поскольку шумы и помехи имеют, в большинстве случаев, низкий уровень энергии по сравнению с энергией составляющих полезного сигнала, то путем установления определенных уровней порогов удается эффективно проводить фильтрацию сигналов. Основная особенность такой фильтрации состоит в том, что для ее реализации нет необходимости иметь априорною информацию о сигнале и типе помехи. Отмечено, что вейвлет преобразование есть альтернативным подходом к традиционным методам спектрального анализа и обладает рядом преимуществ при анализе широкополосных сигналов. Полученные математические модели оценки расстояния к объекту локации и скорости его движения непосредственно в время-частотной области. Результирующее значение этих выражений формируется на основе разницы масштабных коэффициентов самого низкого уровня декомпозиции и вейвлет коэффициентов соответствующих отдельных частотных полос опорного и отраженного сигналов локации. Разработаны компьютерные модели, на основании которых проведено исследование процесса преобразования широкополосных сигналов локации для разных базовых функций, глубин декомпозиции и уровней шумов, что позволило разработать рекомендации для выбора наиболее эффективного варианта обработки таких сигналов. В результате проведенного компьютерного моделирования получены зависимости приведенных погрешностей для разностных значений опорного и отраженного смещенного широкополосных сигналов в случае их обработки во вейвлет области и для классической оценки во временной области. Сравнительный анализ полученных значений погрешностей подтверждает существенные преимущества предложенного способа оценки сигналов локации. The PhD project is aimed at design and development of the new optimal approaches to analyze and process the reflected radar sounding signals, and to create mathematical models, algorithms and system designs of digital converters to provide an estimation of object’s motion at a high level of reliability and noise robustness. Based on the results of the analytical research and computer modeling, the process of wideband signal transformation directly in the wavelet domain has been investigated for various basis functions, decomposition depths, and noise levels, which resulted in the definition of recommendations and principles for selection of the most efficient methods for processing of sounding signals. The computer modeling allowed us to obtain the characteristics of the normalized errors of the differences between the reference and the reflected wideband sounding signals, after their processing by the wavelet transform and the state-of-the-art methods. The benchmarking analysis of those errors has been carried out as well.Item Методи аналізу процесів в електричних мережах, системах їх захисту й автоматики(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Равлик, Олександр МихайловичУ роботі сформульовано і реалізовано системний підхід до аналізу процесів у електричних мережах, системах захисту й автоматики на основі формування їх математичних моделей у методі контурних координат за допомогою сукупності моделей базових елементів у вигляді розрахункових схем. Для реалізації узагальненої математичної моделі на основі теорії структурно–орієнтованих і структурних чисел запропоновано методи автоматичного формування, оптимізації і розв'язку системи контурних рівнянь без використання операцій над матрицями, застосування якого дає можливість формувати, оптимізувати, розвивати та деталізувати структури моделей у необхідній послідовності етапів досліджень. Удосконалено методи реалізації сформованих моделей у миттєвих контурних координатах, що значно підвищило ефективність обчислювальних процедур. Обґрунтовано та запропоновано необхідну сукупність математичних моделей базових елементів, які дозволяють відображати під час моделювання процеси в елементах як систем захисту й автоматики, так й електричних мереж з необхідною глибиною деталізації. Розроблені в дисертаційній роботі методи і на їх основі спеціалізована автоматизована система аналізу знайшли широке застосування в науково–дослідних роботах та навчальному процесі. В диссертации решена важная научно – техническая задача развития и усовершенствования методов анализа функционирования систем защиты и автоматики электрических сетей на основе математического моделирования, что позволяет повысить эффективность работы существующих и разработку новых устройств для обеспечения надежной работы электроэнергетической системы в целом. В работе сформулирован и реализован системный подход к анализу процессов в системах защиты, автоматики и электрических сетях на основе формирования их математических моделей в методе контурных координат с помощью совокупности моделей базовых элементов в виде расчетных схем. Такой подход по сравнению со стандартным – разработкой и формированием непосредственно в каждом конкретном случае математических моделей в виде системы уравнений, выбором и реализацией методов их решения, позволяет моделировать процессы в различных схемах на основании существующих и при потребности усовершенствованных расчетных схем для обеспечения необходимой адекватности. Кроме этого, при использовании для формирования математических моделей информации в виде векторов и матриц (таблиц) усложняется их комплексное использование для решения различных задач (возникает необходимость их согласования или переформирования, уплотнения для объемных моделей), автоматический контроль и поиск возможных ошибок, отсутствует наглядность и визуальный контроль правильности модели, усложняется воз-можность автоматизации процесса подготовки и изменения входной информации, и т.п. В связи с этим автором, для реализации обобщенной математической модели, на основе теории структурно – ориентированных чисел предложен метод автоматического формирования, оптимизации и решения системы контурных уравнений без операций с матрицами (в том числе и блочными или уплотненными), использование которого дает возможность формировать, оптимизировать, развивать и детализировать структуры моделей с различной последовательностью этапов исследований в зависимости от нужд исследователя. Кроме этого усовершенствованы методы реализации сформированных в мгновенных контурных координатах моделей, которые позволяют осуществлять анализ на небольших и сравнительно длинных интервалах протекания процессов, что значительно повысило эффективность вычислительных процедур. Определена и предложена необходимая совокупность математических моделей базовых элементов, которые позволяют отображать во время моделирования процессы как в системах защиты и автоматики, так и в электрических сетях с необходимой глубиной их детализации. На основе предложенных методов и специализированной автоматизированной системы анализа процессов в электрических сетях, системах их защиты и автомати-ки разработаны модели и проведен с их помощью анализ процессов: подстанции 750 кВ с учетом влияния на режим ее работы переключения отпаек обмоток продольного и поперечного регулирования автотрансформаторов, что позволило решить задачу анализа нормальных и аварийных режимов для настройки устройств их защиты, а также провести анализ перенапряжений для неполнофазных режимов линий электропередач 750 кВ и разработать рекомендации для их эксплуатации; дифференциальнофазных высокочастотных защит линий электропередач для различной элементной базы с учетом модели линии в фазных координатах, которые позволили исследовать как функциональные характеристики защит для различных режимов работы линии, так и процессы в цепях измерения и оперативного тока; систем управления статических тиристорных компенсаторов, которые впервые дали возможность исследовать влияние характеристик первичных датчиков координат режима и структур систем регулирования на эффективность работы этих объектов во время различных возмущений. Разработанные в диссертационной роботе методы и на их основе специализированная автоматизированная система анализа процессов в электрических сетях, системах их защиты и автоматики нашли широкое применение в научно–исследовательских работах и учебном процессе. This paper formulates and implements a systems approach to processes in electrical nets and in their protection and automation systems, based on their mathematical models created using the method of contour coordinates with aggregate models of the basic elements in the form of calculation schemes. The methods of automatic creation, optimization and interpretation of contour equations without using operations on matrices is offered for implementation of the generalized mathematical model basing on the theory of structure-oriented and structural numbers. This method enables it to form, improve, develop and detail the structure of the models in the required research steps sequence. The implementation methods of models formed in instantaneous contour coordinates are improved. This greatly increases the efficiency of computational procedures. In this thesis the required set of basic elements mathematical models which allow showing processes in the protection and automation systems elements and electrical nets elements with the required granularity during the modeling process is substantiated and suggested. Methods developed in this thesis and specialized automated analysis system based on these methods are widely used in research work and learning process.Item Гідродинаміка і тепломасообмін під час фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів(Національний університет "Львівська політехніка", 2007) Атаманюк, Володимир МихайловичДисертація присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням гідродинаміки, динаміки і кінетики фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів. Отримані критеріальні рівняння для опису гідродинаміки фільтраційного сушіння на основі внутрішньої задачі гідродинаміки, доповненої геометричним симплексом, що характеризує зовнішню задачу. На основі експериментальних досліджень отримані критеріальні залежності для визначення коефіцієнтів тепло- і масовіддачі і встановлена аналогія між зовнішнім теплообміном і масообміном. Розроблені математичні моделі, які описують процес фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів і дають змогу прогнозувати енергетичні затрати під час проектних розрахунків нового сушильного обладнання. Запропоновано чотири типи сушильних установок, які враховують кінетичні і фізико-механічні властивості дисперсних матеріалів. Основні результати передані для впровадження у виробництво мінеральних добрив, збагачення кам’яного вугілля та у навчальний процес.Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики, динамики и кинетики фильтрационной сушки дисперсных материалов. На основании всестороннего анализа формы, структурного строения и механических свойств отдельных частиц и слоя дисперсного материала предложена их классификация как объектов фильтрационной сушки. Предложенная классификация позволила целенаправленно проводить теоретические и экспериментальные исследования гидродинамики, кинетики и динамики фильтрационной сушки дисперсных материалов. Исходя из предложенной классификации для экспериментальных исследований выбрано восемь объектов сушки (каменный уголь, фрезерный торф, средне- и крупнозернистый песок, кофейный шлам, осажденный и гранулированный полиакриламид, технический гранулированный углерод, гранулированный аммофос и суперфосфат) фильтрационным методом. Проведены исследования гидродинамики фильтрации газового потока сквозь стационарный слой дисперсного материала в направлении “слой дисперсного материала – перфорированная решетка”. Для обобщения экспериментальных данных использовали метод теории подобия для внешней и внутренней задач гидродинамики с целью их сравнения. Определено, что решающее влияние на потери давления имеет эквивалентный диаметр каналов, а общие потери в пласте влажного материала во время сушки состоят из потерь давления в высушенной зоне и в слое влажного материала. Сравнительный анализ описания гидродинамики фильтрационной сушки на основе теории внутренней и внешней задачи выявил наилучшую адекватность при использовании критериальных уравнений внутренней задачи с геометрическим параметрами внешней. В результате обобщения многочисленных экспериментальных данных установлены новые неизвестные прежде закономерности фильтрационной сушки дисперсных материалов, которые расширили знания о ее природе и характере. Установлено существование пяти этапов фильтрационной сушки дисперсных материалов, которые различаются между собой интенсивностью удаления влаги (механическое вытеснение свободной влаги, сушка только в первом периоде, одновременное существование первого и второго периодов сушки, сокращение высоты фронта первого периода до нуля, сушка только во втором периоде). Теоретически рассчитана высота существования фронта первого периода и показана ее зависимость от интенсивности тепло- и массообмена между тепловым агентом и поверхностью частиц дисперсного материала. Доказано независимость интенсивности фильтрационной сушки от высоты слоя дисперсного материала. На основании результатов экспериментальных исследований получены критериальные зависимости для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи, установлена аналогия между внешним теплообменом и масообменом. Предложена физическая модель распределения влаги внутри твердой частицы и механизм сушки дисперсных материалов во втором периоде на основании процесса масообмена с подвижной внутренней границей фаз и получена теоретическая зависимость, которая позволяет определить коэффициенты внутренней диффузии на основании экспериментальных данных. Выявлено формальное влияние внешней гидродинамики на коэффициент внутренней диффузии. Исследована динамика тепломассообмена для первого и второго периодов сушки дисперсных материалов. Разработаны математические модели, которые описывают динамику процесса фильтрационной сушки дисперсных материалов в первом и втором периодах, которые позволяют теоретически определить поля температур и влагосодержания высушиваемого материала, скорость параллельного переноса зоны сушки, а также время формирования фронта влагосодержания. На основании обобщений экспериментальных и теоретических исследований предложены четыре типа сушильных установок (барабанного, ленточного и скребкового типов), которые учитывают физико-механические свойства дисперсных материалов. Определены оптимальные технологические параметры теплового агента, предложена методика расчета основных конструктивных размеров сушильных установок и энергетических затрат на процесс сушки, позволяющие прогнозировать целесообразность применения фильтрационной сушки для конкретного материала. Основные результаты переданы для внедрения в производство минеральных удобрений, для сушки обогащенного каменного угля и в учебный процесс.The dissertation is dedicated to theoretical and experimental investigation of hydrodynamics, dynamics and kinetics of filtration drying of dispersion materials. The criterial equations for dissertation of hydrodynamics of filtration drying based on inner hydrodynamics task and completed geometrical simplex, that describes external task are received. On base of experimental investigations the criterial dependences for determination of heat-and-mass transfer are received and the analogy between external heat transfer and mass transfer is determined. The mathematical models, which describe the process of filtration drying of dispersion material, are enable to foresee the energetic losses during project calculations of new drying equipment are developed. Four types of drying equipment, which conclude kinetical and physical and mechanical properties of dispersion material, are proposed. The main results are passed for introduction in production of mineral fertilizers, for enriching of coal and in education process.Item Інформаційне та математичне забезпечення САПР гідравлічних мікроелектромеханічних систем(Національний університет "Львівська політехніка", 2007) Денисюк, Павло ЮрійовичДисертаційна робота присвячена розв’язку важливої наукової задачі – розробці математичного, інформаційного та лінгвістичного забезпечення для систем автоматизованого проектування гідравлічних мікроелектромеханічних систем. В дисертації розроблено математичну модель рідинного термоактюатора для компонентного рівня автоматизованого проектування, яка вперше використовує рівняння Ван-дер-Ваальса для визначення тиску газо-рідинної суміші на пружний елемент мікропристрою, що дозволило підвищити ефективність та точність вихідних результатів. Вдосконалено математичні моделі мікропомп з п’єзоелектричним та електростатичним приводами, які використовують рівняння в часткових похідних для визначення прогину та напружень в тонкій мембрані, що дозволило визначити вихідні параметри з різним конструктивним виконанням пружного елемента. Розроблено інформаційне та лінгвістичне забезпечення, які складаються з структури даних та формату опису конструкцій мікрогідравлічних пристроїв, що дозволило вдосконалити бібліотеку математичних моделей та розширити функціональні можливості БД САПР за допомогою використання XML-формату. Математичні моделі, бібліотека математичних моделей та структури даних використано в розробленому програмно-методичному комплексі «МікроГС», що підвищило ефективність автоматизованого проектування мікрогідравлічних пристроїв.Диссертационная работа посвящена решению важной научной задачи – разработке математического, информационного и лингвистического обеспечения для систем автоматизированного проектирования гидравлических микроэлектро-механических систем. В диссертации разработана математическая модель жидкостного термоактюатора для компонентного уровня автоматизированного проектирования, которая впервые использует уравнение Ван-дер-Ваальса для определения давления газо-жидкостной смеси на упругий элемент микроустройства, повысило эффективность и точность исходных результатов. Усовершенствованы математические модели микропомп с пьезоэлектрическим и электростатическим приводами, которые используют уравнения в частичных производных для определения деформаций и напряжений в тонкой мембране, что позволило определить исходные параметры с разным конструктивным выполнением упругого элемента. Разработаны информационное и лингвистическое обеспечения, которые состоят из структуры данных и формата описания конструкций микро-гидравлических устройств, что усовершенствовало библиотеку математических моделей и расширить функциональные возможности БД САПР с помощью использования XML-формата. Математические модели, библиотека математических моделей и структуры данных используются в разработанном программно-методическом комплексе «МікроГС», что повысило эффективность автоматизированного проектирования микрогидравлических устройств.he thesis presents the decision of the important scientific task – the development of mathematical, information and linguistic support methods and software tools for the computer-aided design (CAD) systems in the domain of hydraulic micro-electromechanical systems. The thesis describes analysis of hydraulic microelectromechanical systems components and software systems for their design and development. The analysis allowed both conducting of components classification to determine the essential components of hydraulic microelectromechanical systems and definining the basic shortcomings of the existing software tools and design methods. The thesis presents the developed mathematical model of thermoliquid actuators that uses Van der Waals’ equation for the first time to determin the pressure of gas and liquid mixture on the membrane and biharmonical equations to determine the bending of the membrane with the following use of the finite elements method that allowes increasing the efficiency of design. To determine the distribution of the temperature the heat conductivity equation is used. During solving the abovementioned equations in the partial derivatives with the proper initial and border conditions the finite differences method is used. This allowed taking into account unstationary processes and getting initial parameters with the higher exactness. The mathematical models of micropump with electrostatic and piezoelectric drives are designed for automated design on the component level which utilizes the theory of the thin plates. This allowed defining the devices initial parameters with different structural implementation of resilient component. The data structure for geometrical parameter specification is designed as well as physical and mechanical properties of constructions materials of microhydraulic devices which consists of the following fields: geometrical sizes, physical properties of material, description of constructions that allows to broad the functional possibilities of database of the microelectromechanical systems CAD’s structures and increase the efficiency of handling the mathematical models library. The library of mathematical models of the microhydraulic systems is improved for the threeleveled automated design which differs from the existing ones by possibility of creation the single information model of object that gives the possibility of using the mathematical models of different complication and simplify modification of information model of object. The developed format of description of constructions of the microhydraulic systems and the language of description of mathematical models are used for realization of the information and linguistic software of the system for the design of hydraulic microelectromechanical systems «MicroHS». The developed mathematical, information and linguistic software of hydraulic microelectromechanical systems computer-aided design is used for design and development in the «MicroHS» system.