Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
3 results
Search Results
Item Математичне моделювання процесів конвективно-дифузіфного тепломасоперенесення в пористих та мікропористих середовищах методами теорії збурень(Рівненський державний гуманітарний університет, 2016) Присяжнюк, Олена ВікторівнаДисертація присвячена математичному моделюванню процесів конвективно-дифузійного масоперенесення з врахуванням масообміну та температурного режиму в пористих та мікропористих середовищах та розвитку методів теорії збурень розв‘язання відповідних нелінійних сингулярно збурених задач. Розроблено підхід до моделювання сингулярно збурених процесів масоперенесення розчинних речовин в одно- та багатошарових мікропористих середовищах, розвинено метод асимптотичного наближення розв‘язків відповідних крайових задач та проведено числові експерименти, результати яких засвідчують високу ефективність запропонованих моделей та належну точність побудованих асимптотичних розкладів. Запропонований підхід узагальнено на випадок моделювання неізотермічного сингулярно збуреного процесу багатокомпонентного масоперенесення за умови протікання хімічної реакції між розчинними речовинами в пористих і мікропористих середовищах та знайдено наближені розв‘язки відповідних крайових задач. На основі отриманих алгоритмів створено програмні засоби комп‘ютерної реалізації для розрахунку часово-просторових розподілів концентрацій забруднюючих речовин. Диссертация посвящена математическому моделированию процессов конвективно-диффузионного массопереноса с учетом массообмена и температурного режима в пористых и микропористых средах и развитию методов теории возмущений решения соответствующих нелинейных сингулярно возмущенных задач. Разработан подход к моделированию сингулярно возмущенных процессов массопереноса растворимых веществ в одно- и многослойных микропористых средах, предложен метод асимптотического приближения решений соответствующих краевых задач и проведены числовые эксперименты, результаты которых подтверждают высокую эффективность предложенных моделей и надлежащую точность построенных асимптотических приближений. Предложенный подход обобщен на случай моделирования неизотермического сингулярно возмущенного процесса многокомпонентного массопереноса при протекании химической реакции между растворимыми веществами в пористых и микропористых средах и найдены приближенные решения соответствующих краевых задач. На основе полученных алгоритмов созданы программные средства компьютерной реализации для расчета временно-пространственных распределений концентраций загрязняющих веществ. The thesis is devoted to mathematical modeling of processes of convection-diffusion mass transfer with regard of mass exchange and temperature mode in porous and microporous media and development of the methods of perturbation theory solving relevant nonlinear singularly perturbed problems. A new mathematical model of convection-diffusion heat-mass transfer of soluble substances with regard to mass exchange generated by the chemical reaction between pollutants provided the domination of one component of the process over the other is formed. That enabled by taking into account (using perturbation) the impact of mass transfer components and process temperature conditions to clarify the dynamics of concentration distribution of individual multi-component mixtures. The approach to modeling of singularly perturbed process of mass transfer of soluble substances in mono- and multilayer microporous media is developed, the algorithm of asymptotic expansions of solutions of the corresponding boundary problems is built and numerical experiments whose results confirm the high efficiency of the proposed models and appropriate precision built asymptotic approximations is conducted. Based on the proposed methodology for modeling of mass transfer process in microporous media a numerical identification of small parameters of diffuse and mass exchange was conducted. The new mathematical model of unisothermal singularly perturbed multicomponent mass transfer process on condition of chemical reaction between soluble substances in porous and microporous media is constructed. Approximate solutions of the relevant systems of differential equations in partial derivatives containing small parameters in some states found. Based on the algorithm, software for calculation of time-space distributions of concentrations of pollutants were created. Analysis of the obtained results showed a significant influence adsorption and reactions, despite the fact that they are small compared to convection.Item Закономірності нанесення покрить на дисперсні матеріали та дифузійного вивільнення активних компонентів з капсульованих частинок(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Нагурський, Олег АнтоновичДисертація присвячена теоретичним і експериментальним дослідженням гідродинаміки, кінетики капсулювання дисперсних матеріалів у стані псевдозрідження та закономірностям дифузійного вивільнення розчинів компонентів із капсульованих частинок. Отримані рівняння для опису гідродинаміки капсулювання з урахуванням взаємодії тверде тіло – рідина. Розроблена методика та експериментально визначено коефіцієнти тепловіддачі та масовіддачі під час капсулювання залежно від швидкості повітря для різних шарів дисперсного матеріалу і кінетики нарощування оболонки представлені у формі критеріальних рівнянь. Встановлена аналогія між зовнішнім теплообміном і масообміном. Розроблені математичні моделі, які описують процес дифузійного вивільнення розчинів компонентів з частинок, обмежених плоскою напівпроникною мембраною, капсульованих частинок кулястої форми. Удосконалено алгоритм розрахунку основних технологічних параметрів процесу капсулювання у стані псевдозрідження. Запропоновано принципові технологічні схеми капсулювання гранульованих мінеральних добрив розробленими плівкоутворювальними композиціями. Розроблено конструктивно-технологічна концепція апарата псевдозрідженого стану для капсулювання гранульованих мінеральних добрив. Основні результати передані для впровадження у виробництво і застосування капсульованих мінеральних добрив та у навчальний процес. Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики, кинетики капсулирования дисперсных материалов в состоянии псевдоожижения и закономерностям диффузионного высвобождения растворов компонентов из капсульованих частиц. Для капсулирования гранулированных минеральных удобрений разработаны ряд пленкообразующих композиций, которые состоят из смеси отходов полистирола и гидролизного лигнина, растворенной в четыреххлористом углероде, смеси гидролизного лигнина и бентонита, гидролизного лигнина и фосфорита, свекольной мелясы и палыгорскита растворенные в воде. Проведены исследования гидродинамики слоя дисперсных частиц в процессе капсулирования в состоянии псевдоожижения. Определено, что сопротивление слоя материала имеет функциональную зависимость от скорости воздуха и расхода раствора - пленкообразователя. На основании обобщенных экспериментальных данных получены уравнения для описания гидродинамики капсулирования в состоянии псевдоожижения с учетом взаимодействия твердое тело – жидкость. Исследована кинетика тепломассобмена в шаре дисперсионного материала в процессе капсулирования. Для обобщения экспериментальных данных использованы критерии подобия на основании которых получены зависимости для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи. Разработанное уравнение кинетики наращивания оболочки в безразмерном виде с помощью которого можно производить расчеты в широком диапазоне параметров твердых частиц и пленкообразующего раствора. Установлена аналогия между внешним теплообменом и массообменом в результате которого получено уравнения для расчета коэффициента массоотдачи за известным значением коэффициента теплоотдачи. Разработаны математические модели, которые описывают процесс диффузионного высвобождения растворов компонентов из частиц, ограниченных плоской полупроницаемой мембраной, капсулированных частиц шаровидной формы. На основании модели массопереноса из капсулированной частицы сферической формы определены параметры процесса для полидисперсной смеси, получены диаграммы для определения свойств капсулированных материалов. Определен механизм и получено математическое описание сложного шестистадийного процесса извлечения активных компонентов из капсулированных частиц адсорбента. Усовершенствован алгоритм расчета основных технологических параметров процесса капсулирования в состоянии псевдоожижения. Проведен расчет параметров капсулирования гранулированных минеральных удобрений. Предложены принципиальные технологические схемы капсулирования гранулированных минеральных удобрений разработанными пленкообразующими композициями. На основании экспериментальных исследований тепломасообмена обосновано улучшение работы аппарата для капсулирования минеральных удобрений за счет обеспечения более равномерного распределения пленкообразователя по поверхности материала. Основные результаты переданы для внедрения в производство и усовершенствование технологии применения капсулированны минеральных удобрений, а также в учебный процесс. The work deals with the theoretical and experimental investigations of hydrodynamics, kinetics of dispersed materials capsulation in the pseudoliquefied state and regularities of components diffusion release from capsulated particles. The equations for the description of capsulation hydrodymanics have been derived taking into account solid body – liquid interaction. On the basis of experiments the criterial dependencies have been obtained for the determination of heat- and mass-transfer coefficients, as well as kinetics of capsule growing. The analogy between external heat- and mass-exchange has been established. The mathematical models describing the components diffusion release from the particles bounded by flat semipermeable membrane and from spheric capsulated particles have been developed. The algorithm of main technological parameters calculation has been improved for capsulation process in the pseodoliquefied state. The technological flowsheets of granulated fertilizers capsulation by the developed film-forming compositions are proposed. The main results were directed for manufacturing application and usage of capsulated fertilizers as well as education institutions.Item Моделювання нелінійних процесів фільтрування з урахуванням зворотних впливів та дифузійно-масообмінних збурень(Національний університет "Львівська політехніка", 2010) Сафоник, Андрій ПетровичДисертація присвячена розробці нових математичних моделей процесів фільтрування через пористі середовища, які враховують зворотний вплив характеристик процесу (концентрації забруднення рідини та осаду) на характеристики середовища (коефіцієнти пористості, фільтрації, дифузії, масообміну тощо) та дифузійно-масообмінні збурення, розвитку методів теорії збурень для розв’язання відповідних нелінійних збурених задач. Зокрема, побудовано та досліджено нові моделі процесів фільтрування у одно-, дво- та багатошарових сорбційних фільтрах, фільтрах-прояснювачах із шаром завислого осаду та магнітних фільтрах тощо. Одержано алгоритми числово-асимптотичних розв’язків відповідних нелінійних, одновимірних та просторових крайових задач, а також обернених задач, задач із запізненням, задач на оптимізацію параметрів систем тощо. Створено програмні комплекси для прогнозування, а також керування роботою фільтрувальних установок. Диссертация посвящена разработке новых математических моделей процессов фильтрования в пористых средах, которые учитывают обратное воздействие характеристик процесса (концентрации загрязнения жидкости и осадка) на характеристики среды (коэффициенты пористости, фильтрации, диффузии, массообмена и т.п.) и диффузно-массообменные возмущения, развитию методов теории возмущений решения соответствующих нелинейных регулярно и сингулярно возмущенных задач и созданию программных комплексов для прогнозирования, а также управления работой фильтровальных установок. В частности: построено и исследовано новые математические нелинейные модели процессов очистки воды на сорбционных фильтрах, которые учитывают влияние малой продольной диффузии, и получены асимптотические приближения решений соответствующих сингулярно возмущенных задач в случаях: жесткого задания коэффициента диффузии; зависимости коэффициента диффузии от концентрации с учетом запаздывания во времени; суммарного влияния концентрации на коэффициент диффузии (интегральной зависимостей коэффициента диффузии от искомой концентрации). Предложена модель процесса очистки воды на дво- и многослойных сорбционных фильтрах, которая учитывает потерю водой концентрации загрязнений, связь между количествами накопленных в фильтре отложений и зависших веществ (что изымаются из загрязненной жидкости). На основе решения соответствующей сингулярно возмущенной задачи, установлена связь между относительной длиной фильтра и времени его эффективной работы с целью инженерного прогнозирования зависимости между затратами на производство фильтра и степенью эффективности его работы. Построена математическая модель процесса магнитного осаждения примесей в пористой фильтрующей насадке, которая учитывает обратное влияние концентрации загрязнения жидкости и осадка на коэффициенты пористости, фильтрации, массообмена, и построен алгоритм решения соответствующей нелинейной возмущенной задачи типа «конвекция-массообмен», который используется как для исследования соответствующих явлений, так и для автоматизированного контроля процесса эффективного осаждения примесей в намагниченной фильтрующей насадке в зависимости от исходных данных среды. Разработанная методология перенесена на сорбционные фильтры, где кроме учета обратного влияния характеристик процесса на характеристики среды, учтено еще и явление диффузии. Созданы программные комплексы для прогнозирования, а также управления работой соответствующих фильтровальных систем, в частности, расчета оптимальных размеров фильтра, времени его защитного действия, предельной загрузки осадка, потерь напора и т.п. Предложена математическая модель прояснителя (очистителя) с шаром зависшего осадка и получены расчетные зависимости концентраций примесей, реагентов и их агрегатов в фильтрационном течении с целью инженерного прогнозирования зависимости между затратами на производство прояснителя и степенью эффективности его работы. Построена математическая модель процесса фильтрования при условии неполных данных о среде (с неизвестным зависимым от времени коэффициентом диффузии) и дополнительными данными о процессе (заданными величинами потоков концентраций на входе фильтра), найдено решение соответствующей обратной задачи с условиями переопределения. Комплексными исследованиями показано, что пространственная математическая модель, которая описывает основные закономерности фильтрования загрязненной воды и накопление осадка в фильтре и алгоритм решения соответствующей сингулярно возмущенной задачи являются эффективными для проведения нацеленных на «производительность» (в частности оптимизацию) параметров процесса фильтрования (а именно: времени защитного действия загрузки, размеров фильтра и т.п.) теоретических исследований в случаях преобладания массообмена и конвективних составных соответствующего процесса над диффузными, что имеет место в подавляющем большинстве фильтровальных установок. Предложенная модель процесса типа «загрязнение-очищение реки», что включает некоторые аспекты управления (с принятием соответствующих решений) при условиях оптимальных прибылей производителей (с учетом штрафов на очищение) и обеспечение допустимых концентраций на участках контроля. Dissertation is devoted to the development of new mathematical models of filtration processes through the porous environments, which take into account reverse influence of process characteristics (concentrations of fluid and sediment contamination) on environment descriptions (coefficients of porosity, filtration, diffusion, mass exchange etc) and diffusion-mass exchange perturbations, development of perturbations theory methods for solving the proper nonlinear perturbations tasks. In particular, the new models of filtration processes in one-, two- and multi-layered sorption filters, clearing-up filters with the layer of hanging up sediment and magnetic filters are built and investigated. The algorithms of numerical-asymptotic decisions for the proper nonlinear, unidimensional and spatial regional tasks are obtained, and also for the reverse tasks, tasks with delay, tasks on optimization of system parameters etc. Programme complexes are created to predict and also to control the work of filtration units.