Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/12371
Title: Математические модели в задачах водоснабжения и водоотведения
Other Titles: Mathematical Models in Water Supply and Water Discharge Problems
Математичні моделі в задачах водопостачання та водовідведення
Authors: Петренко, Владимир Дмитриевич
Нетеса, Николай Иванович
Тютькин, Алексей Леонидович
Громова, Елена Вячеславовна
Кириченко, Павел Сергеевич
Keywords: водопользование
очистка воды
математическое моделирование
песколовка
water use
water purification
mathematical modeling
sand trap
водокористування
очистка води
математичне моделювання
пісковловлювач
КМТ
КБВ
КАПЗБМ
КВГ
Issue Date: 2020
Publisher: НТУ «Дніпровська політехніка», Дніпро
Citation: Петренко В. Д., Нетеса Н. И., Тютькин А. Л., Громова Е. В., Кириченко П. С. Математические модели в задачах водоснабжения и водоотведения // Зб. наук. пр. Нац. гірнич. ун-ту. Дніпро, 2020. № 61. С. 202–208. DOI: 10.33271/crpnmu/61.202.
Abstract: RU: Цель. Целью работы является разработка численных моделей для расчета гидродинамики течения и массопереноса в песколовке, которая имеет дополнительные конструктивный элементы. Методика исследований. Для решения поставленной задачи использована гидродинамическая модель вихревых течений идеальной жидкости. Для моделирования распространения примеси в песколовке используется двухмерное уравнение конвективно-диффузионного рассеивания примеси в очистном сооружении. Данное уравнение позволяет учесть основные физические факторы, которые влияют на рассеивание примеси в песколовке, а именно: поле скорости потока сточных вод, диффузионный перенос примеси, оседание примеси под действием силы тяжести. Для численного интегрирования моделирующих уравнений используются конечно- разностные схемы. Для расчета уравнения переноса завихренности применяется двухшаговая разностная схема расщепления. Для численного интегрирования уравнения для функции тока применяется многошаговая схема расщепления. Расчет функции тока на каждом шаге расщепления осуществляется по явной схеме. Для численного интегрирования уравнения, описывающего рассеивание примеси в песколовке применяется неявная разностная схема расщепления. Значение концентрации примеси в песколовке рассчитывается также на основе явной формулы. Результаты исследования. Проведен вычислительный эксперимент на базе разработанных численных моделей. Вычислительный эксперимент проведен с целью оценки эффективности очистки сточных вод в песколовке, содержащей ряд дополнительных конструктивных элементов. Представленные результаты численного моделирования показывают, что разработанные численные модели позволяют рассчитать гидродинамику потока и рассеивание примеси в очистных сооружениях, имеющих сложную геометрическую форму. Научная новизна. Представлены эффективные численные модели, которые дают возможность рассчитывать эффективность очистки сточных вод в песколовках, имеющих сложную геометрическую форму. Практическое значение. Построенные численные модели могут использоваться для проведения серийных расчетов по оценке эффективности работы песколовок на стадии их проектирования или при реконструкции уже существующих очистных сооружений.
EN: The purpose of the work is to develop numerical models for calculating the hydrodynamics of flow and mass transfer in a sand trap, which has additional structural elements. Methodology. To solve this problem, a hydrodynamic model of the vortex flows of an ideal fluid was used. To model the propagation of an impurity in a sand trap, the two-dimensional equation of convective-diffusion dispersion of an impurity in a treatment plant is used. This equation allows you to take into account the main physical factors that affect the dispersion of an impurity in a sand trap, namely: the field of the flow rate of wastewater, diffusion transport of an impurity, and the settling of an impurity under the influence of gravity. For numerical integration of modeling equations finite difference schemes are used. To calculate the vorticity transfer equation, a two-step difference split-ting scheme is used. For the numerical integration of the equation for the stream function, a multi-step splitting scheme is used. The calculation of the current function at each step of the splitting is carried out according to an explicit scheme. To numerically integrate the equation describing the dispersion of an impurity in a sand trap, an implicit difference-splitting scheme is used. The impurity concentration in the sand trap is also calculated on the basis of an explicit formula. The results. A computational experiment based on the developed numerical models is carried out. A computational experiment was conducted to evaluate the effectiveness of wastewater treatment in a sand trap containing a number of additional structural elements. The presented results of numerical modeling show that the developed numerical models make it possible to calculate the flow hydrodynamics and dispersion of impurities in sewage treatment plants having a complex geometric shape. Scientific novelty. Effective numerical models are presented that make it possible to calculate the efficiency of wastewater treatment in sand traps having a complex geometric shape. Practical significance. The constructed numerical models can be used for conducting serial calculations to assess the efficiency of sand traps at the design stage or during the reconstruction of existing treatment facilities.
UK: Мета. Метою роботи є розробка математичної моделі для оцінки динаміки забруднення атмосферного повітря у разі нестаціонарної емісії хімічно небезпечної речовини на промисловому об'єкті. Методика досліджень. Для вирішення поставленої задачі використана гідродинамічна модель вихрових течій ідеальної рідини. Для моделювання поширення домішки в пісколовці використовується двовимірне рівняння конвективно-дифузійного розсіювання домішки в очисній споруді. Дане рівняння дозволяє врахувати основні фізичні фактори, які впливають на розсіювання домішки в пісколовці, а саме: поле швидкості потоку стічних вод, дифузійне перенесення домішки, осідання домішки під дією сили тяжіння. Для чисельного інтегрування моделюючих рівнянь використовуються кінцево-різницеві схеми. Для розрахунку рівняння переносу завихореності застосовується двокрокова різницева схема розщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння для функції струму застосовується багатокрокова схема розщеплення. Розрахунок функції струму на кожному кроці розщеплення здійснюється за явною схемою. Для чисельного інтегрування рівняння, що описує розсіювання домішки в пісколовці застосовується неявна різницева схема розщеплення. Значення концентрації домішки в пісколовці розраховується також на основі явної формули. Результати дослідження. Проведено обчислювальний експеримент на базі розроблених чисельних моделей. Обчислювальний експеримент проведений з метою оцінки ефективності очищення стічних вод в пісколовці, що містить ряд додаткових конструктивних елементів. Представлені результати чисельного моделювання показують, що розроблені чисельні моделі дозволяють розрахувати гідродинаміку потоку і розсіювання домішки в очисних спорудах, що мають складну геометричну форму. Наукова новизна. Представлені ефективні чисельні моделі, які дають можливість розраховувати ефективність очищення стічних вод в пісколовках, що мають складну геометричну форму. Практичне значення. Побудовані чисельні моделі можуть використовуватися для проведення серійних розрахунків по оцінці ефективності роботи пісколовок на стадії їх проектування або при реконструкції вже існуючих очисних споруд.
Description: В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593, А. Тютькин: ORCID 0000-0003-4921-4758, Н. Нетеса: ORCID 0000-0003-1730-7642, Е. Громова: ORCID 0000-0002-5149- 4165, П. Kириченко: ORCID 0000-0002-0793-9593
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/12371
http://znp.nmu.org.ua/pdf/2020/61/PDF/17.pdf
ISSN: 2071-1859 (Print)
2521-6635 (Online)
Other Identifiers: DOI: 10.33271/crpnmu/61.202
Appears in Collections:Статті КМТ
Статті КБВ
Статті КАПЗБМ (Раніше КУПББМ)
Статті КГВ

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Petrenko.pdf421,05 kBAdobe PDFView/Open


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