https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/37947 2026-04-17T07:17:38Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/42809 Моделювання генерації водяної пари при поздовжньому омиванні пучків труб Баранюк, О. В.; Рачинський, А. Ю.; Baraniuk, O.; Rachуnskyі, A. Подано результати дослідження процесу генерації водяної пари у міжтрубному просторі прямоточного парогенератора, що виконані за допомогою комп’ютерного моделювання з використанням програми ANSYS CFX. Також зроблено спробу визначення міцності окремих елементів парогенератора. Як граничні умови задавалися значення перепаду тиску між вхідним і вихідним патрубком. Прийнято, що корпус парогенератора теплоізольований. Використано k–ε модель турбулентності в модифікації Realizable. Краплі вологи моделюються як дискретна фаза у вигляді сферичних частинок, розсіяних у безперервній фазі (паровий потік), за допомогою DPM (Dispersed Fluid). Розрахунок дискретної фазової траєкторії здійснюється в лагранжевому формулюванні, що включає дискретну фазову інерцію, гідродинамічний опір і силу тяжіння як для стаціонарних, так і для нестаціонарних течій. Пара розглядалась як суцільне середовище і її параметри визначались шляхом розв’язання рівнянь Нав’є–Стокса, тоді як дисперсна фаза визначалась шляхом відстеження великої кількості крапель через розрахункове поле потоку. Взаємодія крапель дискретної фази між собою не враховувалась. Сила тертя між шарами рухомої рідини визначалась за моделлю Shiler–Nauman. Для моделювання теплообміну за турбулентного режиму течії двофазного потоку використано модель Ranz-Marshall. Моделювання засобами ANSYS-CFX дозволило візуально встановити межі фазового переходу. Визначено кількісне значення коефіцієнта тепловіддачі на поверхні пучка циліндричних труб та втрати тиску на випарній ділянці у разі кипіння води на поверхнях трубного пучка. Визначено теплову потужність парогенератора і гідравлічний опір його конструкцій. Отриманий результат порівнювали з аналітичним розрахунком. У підсумку встановлено, що результати моделювання є задовільними.; The results of the study of the process of water vapor generation in the inter-tube space in the computer model of a direct-flow steam generator, performed with the help of the ANSYS CFX program, are presented. An attempt was also made to determine the strength of individual elements of the steam generator. As the boundary conditions, the values of the pressure difference between the inlet and outlet of the model were set. It is also taken into account that the body of the steam generator is thermally insulated. The k–ε turbulence model in the Realizable modification was used. Moisture droplets are modeled as a discrete phase in the form of spherical particles dispersed in a continuous phase (vapor flow) using DPM (Dispersed Fluid). The calculation of the discrete phase trajectory is carried out in the LaGrange formulation, which includes discrete phase inertia, hydrodynamic resistance and gravity for both stationary and non-stationary flows. The vapor was treated as a continuous medium and its parameters were determined by solving the Navier–Stokes equations, while the dispersed phase was solved by tracking a large number of droplets through the calculated flow field. The interaction of discrete phase droplets among themselves was not taken into account. The force of friction between layers of moving fluid was determined according to the Shiler–Nauman model. The Ranz–Marshall model was used to simulate heat exchange in the turbulent two-phase flow regime. Modeling with ANSYS-CFX allows to visually determine the boundaries where exactly the phase transition occurs. The quantitative value of the heat transfer coefficient on the surface of the bundle of cylindrical tubes and the pressure loss in the evaporating area during boiling of water on the surfaces of the tube bundle was determined. The thermal power of the steam generator and the hydraulic resistance of its structures are determined. The obtained result was compared with the analytical calculation. Based on this, a conclusion was made about the satisfactory results of the simulation. 2023-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/42807 Методологічні основи підготовки фахівців з впровадження системи рециклінгу автомобілів в Україні Волков, B. П.; Внукова, Н. В.; Позднякова, О. І.; Волкова, Т. В.; Кужель, В. П.; Віштак, І. В.; Volkov, V.; Vnukova, N.; Pozdniakova, O.; Volkova, T.; Kuzhel, V.; Vishtak, I. Метою роботи є розробка методології та програми підготовки фахівців до організації виробничої діяльності у галузі транспортних машин та технологій так, щоби забезпечити раціональніше природокористування та мінімізацію наслідків як від виробництва, так і від експлуатації та утилізації транспортних засобів на стан довкілля за використання нових ресурсоощадних технологій. Методика викладання дисципліни базується на використанні інноваційних методів навчання та освітніх технологій, а саме: методів синектики, багатовимірних матриць, вільних асоціацій, евристичних запитань, неімітаційних методах навчання та методу інверсії, який орієнтований на пошук ідей для вирішення творчого завдання у нових, несподіваних напрямках. Результати: розроблено силабус вибіркової дисципліни для магістрів спеціальностей «101 Екологія» та 274 «Автомобільний транспорт». Силабус дисципліни складається з теоретичного курсу лекцій та циклу практичних робіт. У лекційному курсі передбачено блок лекцій, який знайомить здобувачів другого рівня освіти з екологічними аспектами сучасних технологій утилізації металевих деталей автотранспортних засобів, екологічно безпечними методами утилізації акумуляторних батарей та каталітичних нейтралізаторів. У другому блоці аналізуються сучасні технології утилізації неметалевих деталей автомобілів, а саме полімерів, мастильних матеріалів та зношених шин. Особливу увагу приділено аналізу різноманітних засобів застосування продуктів рециклінгу автокомпонентів в процесі виробництва промислової продукції. Під час розробки циклу практичних робіт використано методи інверсії, багатовимірних матриць, комп’ютерних технологій тощо. Для перевірки знань передбачено тестові завдання різного рівня та іспит. Наукова новизна роботи полягає в розробці матеріалів та створенні нової дисципліни для підготовки фахівців, спроможних брати участь у створенні нової для України галузі промисловості — авторециклінгу. Практична значимість роботи полягає у можливості використання результатів роботи для розробки навчальних планів різних дисциплін широкого кола спеціальностей, спрямованих на вирішення питань раціонального природокористування.; The purpose of the work is to develop a methodology and program for training specialists for the organization of production activities in the field of transport vehicles and technologies in a way that would ensure rational environmental management and minimization of the consequences of the production, operation and disposal of motor vehicles on the state of the environment using resource-saving technologies. The method of teaching the discipline is based on the use of innovative teaching methods and educational technologies, namely: methods of synectics, multidimensional matrices, free associations, heuristic questions, non-imitation teaching methods and the inversion method, which is focused on finding ideas for solving a creative task in new, unexpected directions. Results: the syllabus of the selective discipline was developed for the masters of specialties "101 Ecology" and 274 "Automobile transport". The syllabus of the discipline consists of a theoretical course of lectures and practical works. The lecture course includes a block of lectures that acquaints the students with the 2nd level of education with the environmental aspects of modern technologies for recycling metal parts of motor vehicles, environmentally safe methods of recycling batteries and catalytic converters. The second block is devoted to the analysis of modern technologies for recycling nonmetallic car parts, namely polymers, lubricants and worn tires. Special attention is paid to the analysis of various means of application of auto component recycling products in the production of industrial products. In the development of the cycle of practical works, methods of inversion, multidimensional matrices, computer technologies, etc. were used. To test knowledge, test tasks of various levels and an exam are provided. The scientific novelty of the work consists in the development of materials and the creation of a new discipline for the training of specialists who will be able to take part in the creation of a new industry for Ukraine, namely auto recycling. The practical significance of the work lies in the possibility of using the results of the work in the development of curricula of various disciplines for a wide range of specialties that deal with issues of rational nature management. 2023-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/42805 Класифікаційний аналіз методів сортування Мартинюк, Т. Б.; Круківський, Б. І.; Martyniuk, T.; Krukivskyi, B. Основною процедурою у багатьох пошукових системах є асоціативне оброблення, а саме процеси сортування, ранжування та вибірки за ключем. Ці процеси є важливими через необхідність прискорення роботи відповідних алгоритмів, де потрібно часто звертатися до певних елементів масиву даних. Потреба у паралельних методах та засобах асоціативного оброблення значних масивів даних пов’язана також з областю їхнього ефективного застосування, наприклад, у реляційних базах даних, базах знань, експертних системах, у разі аналізу семантичних мереж. У роботі проаналізовано функціональні та реалізаційні можливості процесу сортування за відомими та альтернативними методами з урахуванням часових залежностей. Розглянуто прикладний аспект застосування операцій сортування і ранжування в таких областях як: медіанна фільтрація з попереднім обробленням сигналів і зображень, нейромережна класифікація об’єктів, підсистема підтримки прийняття рішень в експертних системах. Запропоновано класифікаційну модель методів сортування одновимірного масиву, які поділяються на дві групи за такими ознаками: застосування операції попарного порівняння та перекомутація елементів числового масиву. Першу групу складають класичні методи сортування, а друга група містить альтернативні методи сортування з позрізовим обробленням. У таблиці характеристики методів сортування першої групи розглянуто за такими ознаками, як загальна кількість порівнянь і середня кількість переміщень, які корелюють відповідно з часовими та апаратними витратами на їхню реалізацію. Наведено функціональну структуру вертикально-паралельного оброблення одновимірного масиву чисел з використанням операцій декремента і інкремента як приклад методу сортування другої групи. Водночас показано, що використання швидкісних операцій інкремента і декремента в результаті дає можливість визначити максимальний, мінімальний і середній елемент масиву за величиною. Порівняння наведених часових залежностей двох груп алгоритмів свідчить про те, що методи сортування другої групи мають більшу швидкодію або швидкодію, що не залежить від кількості елементів масиву, що сортується. При цьому, апаратна реалізація методів сортування обох груп у більшості випадків реалізується на засобах з достатнім рівнем регулярності структури, але з різним ступенем апаратних витрат.; The basic procedure in many search systems is associative processing, namely the processes of sorting, ranking, and selection by key. These processes are important due to the need to speed up the work of thecorresponding algorithms, where certain elements of the data array need to be frequently accessed. The need for parallel methods and tools for asso ciative processing of large data sets is also related to the area of their effective application, for example, in relational databases, knowledge bases, expert systems, and the analysis of semantic networks. In this article, the analysis of the functional and implementation possibilities of the sorting process by known and alternative methods, taking into account time dependencies, was carried out. The applied aspect of the application of sorting and ranking operations in such areas as median filtering during pre-processing of signals and images, neural network classification of objects, and decision support subsystem in expert systems is considered. A classification model of one-dimensional array sorting methods is proposed, which are divided into two groups according to such a feature as the use of the pairwise comparison operation and the permutation of the elements of the numerical array. The first group consists of classic sorting methods, and the second group contains alternative sorting methods with slice processing. In the table, the characteristics of the sorting methods of the first group are considered according to such characteristics as the total number of comparisons and the average number of moves, which correlate with the time and hardware costs of their implementation, respectively. The functional structure ofvertically-parallel processing of a one-dimensional array of numbers using decrement and increment operations is given as an example of the sorting method of the second group. At the same time, it is shown that the use of high-speed operations of increment and decrement as a result makes it possible to determine the maximum, minimum, and average element of the array by size. A comparison of the given time dependences of the two groups of algorithms shows that the sorting methods of the second group have a higher speed or a speed that does not depend on the number of elements of the array being sorted. At the same time, the hardware implementation of the sorting methods of both groups is in most cases implemented on devices with a sufficient level of regularity of the structure, but with different degrees of hardware costs. 2023-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/42804 Експериментальні дослідження та моделювання розподілу температури ґрунту на глибині вище нейтрального шару Зур’ян, О. В.; Четверик, Г. О.; Zurian, O.; Chetveryk, G. У процесі вирішення завдань ґрунтового акумулювання й вилучення теплоти з приповерхневих шарів Землі, виникає потреба отримати інформацію щодо глибини річних змін температури у ґрунті, яка визначає шар земної поверхні, що активно взаємодіє з навколоземною атмосферою. У холодну пору року температура в ній падає, а в теплу — підвищується. Відомо, що ефективність теплонасосної системи залежить як від різниці температур на виході з конденсатора теплового насоса та вході в його випарник, так і стабільністю температури джерела теплової енергії. Температура на вході у випарник теплового насоса визначається температурою ґрунту в місці встановлення колектора теплової енергії. Найбільшої ефективності досягають теплонасосні системи з колекторами, встановленими нижче нейтрального шару, температура якого стала і дорівнює середньорічній температурі ґрунту певної місцевості. На геотермальному полігоні Інституту відновлюваної енергетики НАН України проведено експериментальні дослідження змін температури ґрунту в місцях установлення вертикальних ґрунтових теплообмінників (колекторів). Описана методика проведення досліджень. Наведено характеристики вимірювального обладнання, встановленого на експериментальній установці, і програмного забезпечення, яке використовувалося для архівування і візуалізації даних, отриманих в процесі проведення досліджень. Визначена глибина нейтрального шару та обґрунтовані отримані залежності зміни температури від глибини з урахуванням температури навколишнього середовища та інших факторів екзогенного впливу. Запропоновано математичну модель, яка дає змогу визначати температуру ґрунту Т(z, t) залежно від глибини z ≥ 0 і часу t ≥ 0 за умов, що задано зміну температури поверхні ґрунту або зовнішньо го повітря з часом з урахуванням припущення, що температура ґрунту не залежить від координати (x, y) і теплофізичні властивості ґрунту не змінюються з координатами (x, y, z) з часом. На основі математичної моделі отримані розрахункові дані та побудовані графіки залежності Т(z, t) від глибини за добу та за рік. Визначено глибину нейтрального шару. Як результат виконання науково-дослідної роботи експериментальні дані щодо термічного режиму ґрунту на геотермальному полігоні ІВЕ НАНУ корелюють з результатами, отриманими під час математичного моделювання. Глибина h річних змін температур у ґрунті, яка визначає шар земної поверхні, що активно взаємодіє з атмосферою Землі, в обох випадках знаходиться на позначці 15 м. У ході проведеного дослідження підтверджено закономірності сезонної зміни температур у верхніх шарах Землі. Аналіз отриманих даних показав, що необхідно враховувати зміни температур ґрунту протягом року під час вирішення завдань акумулювання та вилучення теплоти геотермальними теплонасосними системами. Отримані теоретичні та практичні результати дозволяють оптимізувати побудову геотермальних систем. Мають перспективу подальші дослідження впливу геологічних, гідрогеологічних морфологічних та антропогенних умов на девіацію температури нижче нейтрального шару, та їхній вплив на ефективність роботи геотермальних теплонасосних систем; In the process of solving the problems of soil accumulation and extraction of heat from the near-surface layers of the Earth, there is a need to obtain information on the depth of annual temperature changes in the soil, which determines the layer of the earth’s surface that actively interacts with the near-Earth atmosphere. In the cold season, the temperature in it drops, and in the warm season it rises. It is known that the efficiency of a heat pump system depends both on the temperature difference at the outlet of the heat pump condenser and the inlet to its evaporator, and on the temperature stability of the heat source. The temperature at the inlet to the evaporator of the heat pump is determined by the temperature of the ground at the location of the heat collector. The greatest efficiency is achieved by heat pump systems with collectors in stalled below the neutral layer — the temperature of which is constant and equal to the average annual temperature of the soil in the area. At the geothermal test site of the Institute of Renewable Energy Sources of the National Academy of Sciences of Ukraine, experimental studies of soil temperature changes at the installation site of vertical heat exchangers (collectors) were carried out. The research methodology is described. The characteristics of the measuring equipment installed on the experimental setup and the software used for archiving and visualization of the data obtained during the research are given. The depth of the neutral layer was determined and the obtained dependences of temperature change on depth were substantiated, taking into account the ambient temperature and other factors of exogenous impact. Mathematical model is presented that makes it possible to determine the soil temperature T(z, t) depending on the depth z ≥ 0 and time t ≥ 0, provided that the change in the temperature of the soil surface or outdoor air over time is given, taking into account the assumption that the soil temperature does not depend on the coordinates (x, y) and the thermophysical properties of the soil do not change with the coordinates (x, y, z) over time. Based on the mathematical model, calculated data were obtained and graphs of the dependence of T(z, t) on depth per day and per year were plotted. The depth of the neutral layer is determined. Experimentally obtained as a result of research work on the thermal regime of the soil at the geothermal test site of the Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine, correlate with the results obtained during mathematical modelling. The depth of annual temperature changes in the soil h, which determines the layer of the earth’s surface that actively interacts with the Earth’s atmosphere, in both cases is at around 15 m. In the course of the study, the patterns of seasonal temperature changes in the upper layers of the Earth were confirmed. The analysis of the data obtained made it possible to conclude that it is necessary to take into account changes in soil temperatures during the year when solving the problems of accumulation and extraction of heat by geothermal heat pump systems. The obtained theoretical and practical results make it possible to improve the construction of geothermal systems. There are prospects for further studies of the influence of geological, hydrogeological morphological and anthropogenic conditions on the temperature deviation below the neutral layer and their influence on the efficiency of geothermal heat pump systems. 2023-01-01T00:00:00Z