Електронний архів Науково-технічної бібліотеки
Permanent URI for this communityhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2
Browse
13 results
Search Results
Item Математичне моделювання деформаційних і тепломасо-обмінних процесів у середовищах з фрактальною структурою(Національний лісотехнічний університет України, 2019) Левкович, Марˈяна Володимирівна; Соколовський, Ярослав Іванович; Національний лісотехнічний університет України; Костробій, Петро Петрович; Михальов, Олександр ІллічДисертацію присвячено вирішенню актуального наукового завдання підвищення ефективності математичного моделювання процесів тепломасоперенесення та в‟язко-пружного деформування капілярно-пористих матеріалів, зокрема деревини, з врахуванням ефекту «пам‟яті» та самоорганізації у процесі сушіння для забезпечення відповідної якості висушуваного матеріалу, розроблення нових композитних матеріалів на основі деревини. Розроблено різницеві схеми для апроксимації математичних моделей процесів тепло-масоперенесення та в‟язко-пружного деформування у двовимірній області з урахуванням еридитарності та самоорганізації капілярно-пористих матеріалів під час сушіння. Адаптовано метод розщеплення двовимірних ядер повзучості для дробово-диференціальних реологічних моделей та здійснено ідентифікацію фрактальних параметрів моделей. Встановлено закономірності процесів тепловологоперенесення та в‟язкопружного деформування деревини з фрактальною структурою під час сушіння. Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи повышения эффективности математического моделирования процессов тепломассопереноса и вязкоупругой деформации капиллярно-пористых материалов, в частности древесины, с учетом эффекта «памяти» и самоорганизации в процессе сушки для обеспечения соответствующего качества высушиваемого материала, разработки новых композитных материалов на основе древесины. Разработано разностные схемы для аппроксимации математических моделей процессов тепломассопереноса и вязкоупругой деформации в двумерной области с учетом еридитарности и самоорганизации капиллярно-пористых материалов при сушке. Адаптирован метод расщепления двумерных ядер ползучести для дробно-дифференциальных реологических моделей и осуществлена идентификация фрактальных параметров моделей. Установлены закономерности процессов тепловлагопереноса и вязкоупругого деформирования древесины с фрактальной структурой при сушке. The dissertation is devoted to solving the actual scientific task of increasing the efficiency of mathematical modeling of heat and mass transfer processes and visco-elastic deformation of capillary-porous materials, in particular wood, taking into account the effect of "memory" and self-organization in the drying process to provide appropriate quality of dried material, the development of new composite materials based on wood. Based on a non-integral integro-differential apparatus the mathematical models of deformation and heat exchange processes in environments with fractal structure are constructed. Difference schemes are developed for approximation of mathematical models of processes of heat and mass transfer and visco-elastic deformation in a two-dimensional area taking into account the erydity and self-organization of capillary-porous materials during drying. The stability conditions for the system of difference schemes are established and the algorithm of their numerical solution is developed. Using the Laplace method, obtained the analytical dependence between the components of deformations and the stresses of fractional-differential rheological models. The method of decoupling of two-dimensional creep nuclei for fractional-differential rheological models is adapted, which made it possible to determine the shear nuclei and velocity of volumetric wood creep during drying. The algorithm of identification of fractal parameters of models is developed, which is based on the use of the iterative method and co-ordinate descent. The regularities of the processes of heat-moisture transfer and visco-elastic deformation of wood with fractal structure during drying are determined, depending on the change of fractional-differential parameters of models, the initial value of humidity and temperature, the parameters of the drying agent, the rheological and thermophysical characteristics of the material, the direction of anisotropy, the rock for the period steady and falling drying speed. Verification and validation of the obtained results were executed by comparison with experimental data and results of other researchers.Item Processes of heat and mass transfer in gas and heat protective suit with ice-water cold-storage accumulators(Видавництво Львівської політехніки, 2018-02-26) Гаврилко, О. А.; Білінський, Б. О.; Дендаренко, Ю. Ю.; Havrylko, A.; Bilinskiy, B.; Dendarenko, Y.; Національний університет “Львівська політехніка”; ЧІПБ ім. Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України (м. Черкаси); Lviv Polytechnic National University; Chernobyl Heroes of the National University, of Civil Defense of CherkassyНаведено математичну модель процесів тепломасоперенесення в системі „навколишнє середовище–захисний одяг–людина”, що враховує одночасне проникнення з навколишнього середовища теплоти і отруйних хімічних речовин до багатошарової оболонки одягу з повітряними прошарками, на підставі результатів якої обґрунтовано параметри газотеплозахисного костюму. Це зумовлено тим, що під час ведення аварійно-рятувальних робіт підрозділами пожежо-рятувальної і гірничорятувальної служб на підприємствах вугільної, хімічної, нафтопереробної та металургійної промисловостей народного господарства виникають несприятливі мікрокліматичні умови (висока температура, вологість повітря, задимленість, загазованість довкілля). Так, під час пожежогасіння або ведення гірничорятувальних робіт виникали ситуації, коли до шахт проникали отруйні хімічні речовини: хлорбензол, ацетон, бензол, сірчана кислота тощо. У результаті багато пожежників-рятувальників або гірничорятувальників отримували отруєння і теплові ураження (температура повітря сягала понад 40 °С), причому використання рятувальниками кращих у світовій практиці газозахисних костюмів виявилося неефективним.Item Математичне моделювання просторового тепломасоперенесення в анізотропних капілярно-пористих матеріалах(Видавництво Львівської політехніки, 2016) Соколовський, Я.; Герасимчук, О.Сформульовано тривимірну математичну модель неізотермічного вологоперенесення у капілярно-пористих матеріалах з врахуванням анізотропії теплофізичних властивостей. Побудовано алгоритм методу скінченних елементів для реалізації математичної моделі зв’язаного тепломасоперенесення. У рамках об’єктно-орієнтованого підходу розроблено прикладне програмне забезпечення для чисельної реалізації та аналізу математичної моделі. Створений графічний інтерфейс дозволяє автоматизу- вати процес скінченно-елементного розбиття 3D-області та прогнозувати динаміку просторових полів тепловологоперенесення. We have formulated a three-dimensional mathematical model of non-isothermal moisture transfer in capillary-porous materials taking into account the anisotropy of thermal properties. The algorithm of finite element method for implementing a mathematical model linked isothermal heat and mass transfer is constructed. Within object-oriented approach software for numerical implementation and analysis of mathematical models is developed. Created GUI automates the process of finite-element splitting 3D-area and predicts the dynamics of temperature and humidity fields.Item Числовий метод дослідження неізотермічного вологоперенесення у середовищах з фрактальною структурою(Видавництво Львівської політехніки, 2016) Соколовський, Я.; Левкович, М.Синтезовано двовимірні математичні моделі неізотермічного вологоперенесення у середовищах з фрактальною структурою з врахуванням ефектів пам’яті та просторової кореляції. Побудовані явні та неявні різницеві схеми для зв’язаних рівнянь тепломасоперенесення у двовимірній області з граничними умовами третього роду. Наведено алгоритмічні аспекти для реалізації отриманих різницевих рівнянь з використанням методу предиктор-коректор та проаналізовані умови стійкості різницевих схем. The synthesized two-dimensional mathematical models of non-isothermal humidity transfer in media with fractal structure taking into account the effects of memory and spatial correlation. Built explicit and implicit difference schemes for equations related heat-mass transfer in two-dimensional domain with boundary conditions of the third kind. These algorithmic aspects for the realization of the obtained difference equations using method predictor-corrector and analyzed the conditions of stability of difference schemes.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 Математичне моделювання конвективного процесу сушіння деревини з урахуванням границь фазових переходів(Видавництво Львівської політехніки, 2015) Борецька, І.; Соколовський, Я.Наведено математичну модель тепломасоперенесення у капілярно-пористих тілах для сушіння з урахуванням руху зони випаровування. Отримано аналітичні розв’язки нелінійних задач тепломасоперенесення для нестаціонарних режимів сушіння. Досліджено вплив тривалості етапів режимів сушіння на температуру фазового переходу в деревині. The mathematical model of heat and mass transfer in capillary-porous bodies for drying with taking into account the zone of evaporation movement is given in the work. The analytical solutions of nonlinear problems of heat and mass transfer for unsteady regimes of drying are received. The effect of duration of drying regimes on the temperature of phase transition in wood is investigated.Item Математичне моделювання в’язкопружного стану деревини у процесі сушіння як багатофазної системи(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Мокрицька, Ольга ВолодимирівнаДисертація присвячена вирішенню наукової задачі математичного моделювання деформаційно-релаксійних і тепломасообмінних процесів у гігроскопічних капілярно-пористих матеріалах як анізотропних трифазних середовищах, що має важливе значення для розроблення та обґрунтування енергоощадних технологій гідротермічного оброблення деревини із забезпеченням необхідної якості продукції. Сформульовано математичну модель тепломасоперенесення для періодів сталої і спадаючої швидкості сушіння капілярно-пористих матеріалів. Побудовано математичну модель реологічної поведінки деревини як трифазного середовища з врахуванням анізотропії тепломеханічних характеристик. Розроблено прикладне програмне забезпечення для чисельної реалізації математичних моделей на основі адаптації методу скінченних елементів. Об’єктно-орієнтоване програмне забезпечення базується на задокументованих класах, що уможливлює їх повторне використання. Показано задовільну узгодженість результатів математичного моделювання з відомими експериментальними дослідженнями для часткових випадків, що підтверджує адекватність побудованих математичних моделей. Розв’язано важливу для процесу сушіння задачу визначення в’язкопружного деформування деревини як трифазної системи з врахуванням анізотропії тепломеханічних характеристик. Встановлено нові закономірності впливу технологічних параметрів сушіння на процеси в’язкопружного деформування і тепломасоперенесення у твердій, рідкій і паровій фазах для деревини. Диссертация посвящена решению научной задачи математического моделирования деформационно-релаксационных и тепломассообменных процессов в гигроскопичных капиллярно-пористых материалах как анизотропных трехфазных средах, которая имеет важное значение для разработки и обоснования энергосберегающих технологий гидротермической обработки древесины при обеспечении требуемого качества продукции. Построена математическая модель реологического поведения древесины как трехфазной среды, состоящей из твердой (древесное вещество), жидкой и паровоздушной фаз с учетом анизотропии тепломеханических характеристик, которая позволяет учитывать упругие и вязкоупругие деформации древесины в зависимости от изменения капилярно-пористой структуры материала. Совокупность микрокапиляров представляет собой систему цилиндров в клетках древесины с переменным радиусом в зависимости от влажности в гигроскопической области древесины. Система макрокапиляров древесины моделируется различными анатомическими элементами для разных пород и описывается совокупностью параллельных капилляров различных радиусов в клеточных стенках древесины. Математическое моделирование связи между компонентами напряжений и деформаций для твердой фазы (древесина скелета) с учетом анизотропии механических свойств базируется на интегральных уравнениях Больцмана – Вольтера, которые дополнены зависимостью усыхания гигроскопических материалов от влажности. Математические модели для определения концентрации жидкости и пара, воздуха и паровоздушной смеси в древесной пластине предложены в виде дифференциальных уравнений влагопроводности с граничными условиями, характерными для первого и второго процессов сушки. Основываясь на известных решениях этих дифференциальных уравнений, а также уравнений состояния газовой фазы и закона Дальтона с учетом доли свободного объема материала от жидкости, получены общие закономерности распределения влажности и концентрации газовой смеси в древесной пластине. Разработано объектно-ориентированное прикладное программное обеспечение для численной реализации полученных математических моделей вязко-упругого деформирования древесины с учетом многофазности, которое базируется на задокументированных классах, что позволяет их повторное использование в рамках компонентного подхода для разработки других прикладных программных средств. Для численной реализации математической модели адаптирован метод конечных элементов на вязко-упругую область деформирования гетерогенной среды. Для этого получено эквивалентное вариационное формулирование математической модели определения вязко-упругого состояния на основе использования принципа минимума полной потенциальной энергии. Показано удовлетворительную согласованность результатов математического моделирования с известными экспериментальными исследованиями для частных случаев, что подтверждает адекватность построенных математических моделей. Решена важная для процесса сушки задача определения вязко-упругого деформирования древесины как трехфазной системы с учетом анизотропии тепломеханических характеристик. Установлены новые закономерности влияния технологических параметров сушки на процессы вязкоупругого деформирования и тепломассопереноса в твердой, жидкой и паровой фазах для древесины. Учет различных механизмов переноса в фазах позволяет уточнять технологические характеристики процесса сушки. The thesis is devoted to the solution of scientific problems of mathematical modeling of deformation-relaxation and heat and mass transfer processes in hygroscopic capillary-porous materials as three-phase anisotropic environments, which is essential for the development and grounding of energy-saving technologies for hydrothermal wood treatment, provided that the required product quality is achieved. Mathematical model of heat and mass transport for periods of constant and falling drying rate of capillary-porous materials is formulated. Mathematical model of the rheological behavior of wood as a three-phase environment, taking into account the anisotropy of heat and mechanical properties, is developed. Applied software for numerical implementation of mathematical models based on adaptation of finite element method is developed. Object-oriented software is based on documented classes, allowing to reuse them. Satisfactory agreement of the results of mathematical modeling with known experimental studies for particular instances is shown, thus confirming the adequacy of the developed mathematical models. An important task of defining visco-elastic deformation of wood as a three-phase system, taking into account the anisotropy of mechanical properties, is solved. New regularities for influence of technological parameters on visco-elastic deformation and heat and mass transport in solid, liquid and vapor phases in the process of drying wood were found out.Item Алгоритмічне та програмне забезпечення системи моделювання та аналізу процесу сушіння капілярно-пористих матеріалів(Видавництво Львівської політехніки, 2012) Соколовський, Я.; Крошний, І.Сформульовано математичну модель тепломасоперенесення та деформування капілярно-пористих матеріалів під час сушіння. У межах об’єктно-орієнтованого підходу розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для чисельної реалізації отриманої моделі. In the article is formulated a mathematical model of heat and mass transfer and deformation of capillary-porous materials during drying. In the object-oriented approach developed algorithmic and software for numerical realization of the obtained model.Item Математичне моделювання та аналіз деформаційно-релаксаційного стану в деревині у процесі сушіння(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Соколовський, Я.; Бакалець, А.; Мокрицька, О.Розроблено математичну модель неізотермічного вологоперенесення та в’язкопружного деформування деревини у процесі сушіння, яка враховує анізотропність та змінність тепломеханічних характеристик. Сформульовану математичну модель реалізовано методом скінченних елементів для в’язкопружного стану з врахуванням накопичення незворотних деформацій. Шляхом об’єктно-орієнтованого аналізу спроектовано та здійснено програмну реалізацію моделі у вигляді задокументованих класів. Сформульовано та розв’язано оптимізаційну задачу вибору режимних параметрів процесу сушіння з врахуванням обмежень на напруження. The article develops a mathematical model of non-isothermal moisture transfer and viscoelastic deformation of wood during drying, which takes into account the anisotropy and variability of heat-mechanic characteristics. By finite element method was formulated by the implementation of mathematical models for viscoelasticity with regard to the accumulation of irreversible deformation. By object-oriented analysis is designed and implemented software implementation model in the form of documented classes. Formulated and solved optimization problems the choice of regime parameters of the drying process with regard to restrictions on the strain.Item Числове моделювання неізотермічного вологоперенесення у середовищах з фрактальною структурою(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Соколовський, Я.; Шиманський, В.Розглянуто фрактальну модель неізотермічного вологоперенесення у капілярно-пористих матеріалах, що описується системою диференціальних рівнянь у частинних похідних з дробовим порядком. Різницевим методом отримано числовий розв’язок задачі для різних значень дробової похідної. There was considered fractal model of non-isothermal moisture transfer in capillary-porous materials which is described by the system of differential equations in partial derivatives with fractional order. The difference method receives the numerical decision of a problem at various orders of a fractional derivative.