Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11929
Title: Експрес модель для розрахунку процесу очищення води
Other Titles: Экспресс модель для расчета процесса очистки воды
Express Model for Water Treatment Process Calculation
Authors: Петренко, Володимир Дмитрович
Нетеса, Микола Іванович
Тютькін, Олексій Леонідович
Громова, Олена Вячеславівна
Шинкаренко, Вiктор Iванович
Козачина, Віталій Анатолійович
Keywords: очищення води
чисельне моделювання
різницеві схеми
піскоуловлювач
водокористування
математичне моделювання
очистка воды
численное моделирование
разностные схемы
песколовка
водопользование
математическое моделирование
water purification
numerical simulation
difference schemes
sand trap
water use
mathematical modeling
КМТ
КБВ
КУПББМ
КІТ
КГВ
Issue Date: 2020
Publisher: Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Citation: Петренко В. Д., Нетеса М. І., Тютькін О. Л., Громова О. В., Шинкаренко В. І., Козачина В. А. Експрес модель для розрахунку процесу очищення води. Наука та прогрес транспорту. 2020. № 2 (86). С. 16–23. DOI: 10.15802/stp2020/203395.
Abstract: UK: Мета. Використання фізичного експерименту для дослідження процесів масопереносу в спорудах систем водопостачання та каналізації потребує значного часу та є досить вартісним. Тому метою роботи є розробка чисельних моделей для проведення обчислювального експерименту з дослідження процесу масопереносу в піскоуловлювачах. Методика. Для математичного моделювання процесу масопереносу в піскоуловлювачах використано двовимірні рівняння Нав’є–Стокса та двовимірне рівняння масопереносу домішки. Для чисельного інтегрування рівнянь, що описують рух в’язкої нестисливої рідини, використано неявні різницеві схеми розщеплення. Невідомі параметри на кожному кроці розщеплення знайдено за явною залежністю. Для чисельного інтегрування двовимірного рівняння масопереносу використано поперемінно–трикутну різницеву схему розщеплення. Результати. Для проведення обчислювального експерименту на базі побудованої чисельної моделі створено спеціалізований код. Наведено результати обчислювальних експериментів із дослідження процесу масопереносу в піскоуловлювачах з додатковими елементами. З’ясовано, що ефективність очищення води змінюється у випадку використання додаткового елемента на дні піскоуло-влювача. Наукова новизна. Побудовано чисельні моделі, що дають можливість оперативно аналізувати та прогнозувати ефективність роботи піскоуловлювачів, які мають складну геометричну форму. Ці моделі дозволяють урахувати також гідродинаміку течії в очисній споруді. Практична значимість. Запропоновані чисельні моделі можна використовувати на етапі проектування очисних споруд систем каналізації.
RU: Цель. Использование физического эксперимента для исследования процессов массопереноса в сооружениях систем водоснабжения и канализации требует значительного времени и является весьма дорогостоящим. Поэтому целью работы является разработка численных моделей для проведения вычислительного эксперимента по исследованию процесса массопереноса в песколовки. Методика. Для математического моделирования процесса массопереноса в песколовки использованы двумерные уравнения Навье–Стокса и двумерное уравнение массопереноса примеси. Для численного интегрирования уравнений, описывающих движение вязкой несжимаемой жидкости, использованы неявные разностные схемы расщепления. Неизвестные параметры на каждом шагу расщепления найдены по явным зависимостям. Для численного интегрирования двумерного уравнения массопереноса использована попеременно-треугольная разностная схема расщепления. Результаты. Для проведения вычислительного эксперимента на базе построенной численной модели создан специализированный код. Представлены результаты вычислительных экспериментов по исследованию процесса массопереноса в песколовки с дополнительными элементами. Определено, что эффективность очистки воды изменяется при использовании дополнительных элементов на дне песколовки. Научная новизна. Построены численные модели, которые дают возможность оперативно анализировать и прогнозировать эффективность работы песколовок, имеющих сложную геометрическую форму. Эти модели позволяют учесть также гидродинамику течения в очистном сооружении. Практическая значимость. Предложенные численные модели можно использовать на этапе проектирования очистных сооружений систем канализации.
EN: Purpose. The use of a physical experiment to study mass transfer processes in structures used in water supply and sewage systems requires considerable time and is very expensive. The aim of the work is to develop numerical models for a computational experiment to study the mass transfer process in sand traps. Methodology. For mathe-matical modeling of the mass transfer process in sand traps, the two-dimensional Navier-Stokes equations and the two-dimensional impurity mass transfer equation are used. For numerical integration of equations describing the motion of a viscous incompressible fluid, implicit difference splitting schemes are used. The unknown parameters at each step of the splitting were found by explicit dependencies. For the numerical integration of the two-dimensional mass transfer equation, an alternately triangular difference splitting scheme is used. Findings. To conduct a computational experiment, a specialized code was created on the basis of the constructed numerical model. The results of computational experiments on the study of mass transfer in sand traps with additional elements are presented. It was determined that water purification efficiency changes with installation of additional elements at the bottom of the sand trap. Originality. The constructed numerical models make it possible to quickly analyze and predict the efficiency of sand traps having a complex geometric shape. They also make it possible to take into account the flow hydrodynamics in the treatment plant. Practical value. The proposed numerical models can be used at the design stage of sewage treatment plants.
Description: В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593; М. Нетеса: ORCID 0000-0003-1730-7642; О. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-47584; О. Громова: ORCID 0000-0002-5149-4165; В. Шинкаренко: ORCID 0000-0001-8738-72254; В. Козачина: ORCID 0000-0002-6894-5532
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11929
http://stp.diit.edu.ua/article/view/203395/205026
http://stp.diit.edu.ua/article/view/203395
Other Identifiers: DOI: https://doi.org/10.15802/stp2020/203395
Appears in Collections:Статті КМТ
Статті КБВ
Статті КАПЗБМ (Раніше КУПББМ)
Статті КГВ
Статті КІТ
№ 2 (86)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Petrenko.pdf1,02 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.