Дисертаційна робота присвячена застосуванню методів обчислювальної теорії потенціалу та асимптотичних методів до задач про течії рідини при малих числах Рейнольдса та тепломасообмін у таких течіях, створенню надійних та високоточних розрахункових методик і використанню останніх для вирішення інженерно-технічних проблем, пов‘язаних з технологіями обробки багатофазних середовищ та процесами в умовах мікрогравітації.Запропоновано два нових сімейства алгоритмів методу граничних елементів, перше з яких забезпечує високу надійність обчислювального підходу, а друге дозволяє розраховувати впливи малих збурень форми області та крайових умов. Для обмежених областей, де не має місце парадокс Уайтхеда, побудовано розкладання Уайтхеда для рівнянь Нав‘є-Стокса. Завдяки побудованим матрицям фундаментальних розв‘язків системи рівнянь Стокса та її модифікацій вирішена проблема малого локалізованого впливу на рідинне середовище. Для розрахунку процесів у багатофазних середовищах запропоновані вдосконалення та узагальнення методу М. Смолуховського, а також комбінація методів граничних елементів та М. Смолуховського. На основі асимптотичного розкладання в ряд за малим числом Стефана та застосування методу граничних елементів запропоновано високоефективний алгоритм розрахунку повільного фазового переходу, в тому числі на поверхнях бульбашок та крапель, які зберігають сферчну форму у процесі фазового переходу завдяки силам поверхневого натягу (гомотетичне зростання). Показано, що течія Стефана для повільного фазового переходу завжди є течією Стокса. Побудовано асимптотичну математичну модель та матрицю фундаментальних розв‘язків для неї у випадку слабкої вільної конвекції в умовах мікрогравітації. Методом граничних елементів у комбінації з методом М. Смолуховського проаналізовано багатофазне середовище в умовах мікрогравітації з урахуванням ефектів флотації, седиментації, термофорезу, діфузіофорезу, ефекту Марангоні.Метод граничних елементів сумісно з методом М. Смолуховського було застосовано до аналізу технологій опрацювання багатофазного середовища у хімічних та гірничозбагачувальних технологіях. Побудовано математичну модель та запропоновано методи розрахунку процесів тепломасообміну у паливному баку космічного апарату у довготривалому інерційному польоті.Результати дослідження впроваджені у практиці підприємства «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля, у науково-технічній діяльності Інституту геотехнічної механіки імені М. С. Полякова Національної академії наук України та у навчальний процес Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара.Ключові слова: течія Стокса, парадокс Уайтхеда, асимптотичне розкладання Уайтхеда, парадокс Стокса, метод граничних елементів, повільні фазові переходи, багатофазна течія Стокса, течія Стефана, флотація, седиментація, термофорез, система рівнянь Онзагера, паливний бак космічного апарату, довготривалий інерційний політ^UThe dissertation work is devoted to application of computational potential theory methods and asymptotic methods to problems of fluid flows under small Reynolds numbers and heat and mass transfer in such flows, creation of reliable and high accurate computational schemes and using them for the solution of engineering and technical problems connected with handling of multiphase media and processes in microgravity conditions.Two new families of boundary element algorithms are proposed. The first one provides a high reliability and accuracy of computational approach; the second one gives an opportunity to calculates influences of small disturbances of the domain shape and the boundary conditions. Whitehead's expansion for Navier-Stokes equation is constructed in restricted domains, where Whitehead's paradox does not take place. A problem of small localized action on a liquid media is solved because of the constructed matrices of fundamental solutions Stokes equation system and its modifications. Improvements and generalizations of M. Smoluchowski's method are proposed for calculations of processes in multiphase media, combination of boundary element method and M. Smoluchowski's method is proposed too. A high effective algorithm of slow phase transition calculation is proposed on the base of series expansion with respect to small Stefan number and boundary element method application, including a case of bubbles and drops, which save spherical shape during phase transition process due to surface tension forces (homothetic growth). It is shown, that the Stefan flow of slow phase transition is always Stokes flow. Matrices of fundamental solutions of Onsager's equation system are constructed, integral analogs of this system are obtained and asymptotic approach is developed to analyze this system. The obtained numerical solutions of Onsager's equation system show the behavior, which is not specific for usual solutions of parabolic equations. An asymptotic mathematical model and matrix of its fundamental solutions is constructed for weak free convection in microgravity conditions. Multiphase media in microgravity conditions is investigated by boundary element method together with M. Smoluchowski's method taking into account flotation, sedimentation, thermophoresis, diffusiophoresis phenomena and Marangoni's effects.Boundary element method together with M. Smoluchowski's method are applied to investigation of multiphase media working in chemical and re-dressing technologies. A mathematical model is constructed and numerical methods are proposed for heat and mass transfer processes in fuel tank of space vehicle during long-time inertial flight.The results of the research were embedded in practice of the enterprise “Design Office “Yuzhnoye” named after M. K. Yangel”, in the scientific and technical activity of Institute of Geotechnical Mechanics named after N. Poljakov of National Academy of Science of Ukraine and in educational process of Oles Honchar Dnipro National University.Key words: Stokes flow, Whitehead paradox, Whitehead asymptotic expansion, Stokes paradox, boundary element method, slow phase transitions, multiphase Stokes flow, Stefan flow, flotation, sedimentation, thermophoresis, Onsager's equation system, fuel tank of space vehicle, long-time inertial flight.

Експериментально досліджено поляризаційну структуру неоднорідного еліптично поляризованого світлового поля навколо точок з круговою поляризацією (C-точок). Азимут поляризації у цих точках є сингулярним (невизначеним), що призводить до додаткового упорядкування поля навколо C-точок. Завдяки використанню Стокс-поляриметрії виміряно три можливі форми азимутального розподілу навколо C-точки у поперечному перерізі випадкового ізотропного світлового поля (Star, Lemon, Monstar). Розміри великої a (малої b) півосей еліпса є рівними у C-точці. Просторові розподіли розмірів півосей поляризаційних еліпсів утворюють навколо сингулярної точки оптичний діабол (Optical Diabolo) - два конуси, що торкаються у C-точці. Експериментально доведено існування двох типів оптичних діаболів, що відрізняються типами перерізів площинами a = const (b = const)-еліптичного (E) та гіперболічного (H). Досліджено вплив малих збурень на існуючу поляризаційну структуру світла. Розроблено методику внесення дозованих збурень, з використанням якої вивчено реакцію топологічної сітки світлового поля стосовно внесених збурень. Вивчено процес анігіляції пари сингулярностей. С-точки типу Lemon перед анігіляцією перетворються в Monstar. Показано, що анігіляція пари оптичних діаболів різних типів неможлива. Пари типу E - H повинні перетворитися відповідно стану H - H перед анігіляцією. Описано основні топологічні правила, що регламентують процеси анігіляції/утворення пари діаболів. Показано існування слабкого (плавного зміщення елементів топологічної сітки) та сильного (стрибкової перебудови під дією топологічних реакцій анігіляцій/зародження пар C-точок) типів реакції поляризаційної структури світла на зовнішні збурення.

  Скачати повний текст

В основу дисертації покладені матеріали експериментальних досліджень частотних та кутових характеристик вимушеного комбінаційного розсіяння (ВКР) у самофокусуючих рідинах. Новизна основних результатів досліджень полягає у визначенні локальних параметрів розсіяного випромінювання уздовж траси руху фокальних областей. З'ясовано, що у самофокусуючих середовищах: 1) ВКР локалізується у межах фокальних областей лазерного випромінювання; 2) вирішальне значення для формування індикатриси параметричних компонент має висока ефективність перетворення лазерного випромінювання у стоксову компоненту; 3) на спектрально-кутову структуру вищих антистоксових компонент впливає конкуренція комбінаційних і параметричних процесів; 4) існують частотні розширення ліній ВКР, що пов'язані з генерацією випромінювання черенковського типу.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу сучасної нормативної бази запропоновано варіант формули максимального стоку об'ємного типу та реалізовано її на об'єктах річок басейну р.Сіверський Донець. Удосконалено науково-методичну базу СНіП 2.01.14-83 для проектування розрахункових гідрографів стоку весняного водопілля в басейні р. Сіверський Донець (в частині розрахунку максимальних витрат води, визначення коефіцієнтів несиметричності гідрографів стоку, тривалості підйому водопіль та перехідних коефіцієнтів від миттєвих витрат води до їх середньодобових значень), визначенні потенційних максимальних модулів стоку весняного водопілля в басейні р. Сіверський Донець 1 %-ої ймовірності перевищення.

  Скачати повний текст

Проаналізовано сучасний стан способів оцінки ефективності технології промислового водоочищення. Установлено основні недоліки сучасної системи екологічного нормування впливу господарської діяльності на стан водних екосистем. Розроблено методологію еколого-економічної оцінки ефективності технології промислового водоочищення, яку можна застосовувати для аналізу впровадженої технології очищення стічних вод та визначення оптимальної технології водочищення у період реконструкції чи становлення виробництва. Уперше запропоновано визначення екологічної ефективності цієї технології шляхом установлення асимілюючої здатності водних об'єктів за полютантами фізико-хімічного складу стоків підприємств. Розроблено методику еколого-економічної оцінки ефективності технології промислового водоочищення для підприємств ЦПП. Визначено екологічну й економічну ефективність даної технології для Київського картонно-паперового комбінату (ККПК). Показано низьку ефективність установлення норм ГДС згідно з чинним законодавством. Розроблено пропозиції стосовно підвищення ефективності водоочисних заходів, зокрема технічні рішення (удосконалення технології очищення) та економічні методи (систему екологічного оподаткування). За результатами проведених досліджень показано, що використання радіальних відстійників на локальних очисних спорудах не забезпечує ефективного освітлення стоків ЦПВ. Доведено, що застосування флотації та фільтрування для доочищення стоків ЦПВ забезпечує повторне використання води, зниження втрати волокнистої сировини, що призводить до зниження водоємності виробництва, об'єму стоків і зменшення навантаження на загальнозаводські очисні споруди. На підставі результатів дослідження фракційного складу скопу доведено, що середньоволокниста фракція є суттєвішою, яку можна повертати у виробництво, не погіршуючи паперотвірні властивості макулатури. За даними моделювання екологічного стану р.Дніпро внаслідок скиду ПСВ, результатів досліджень процесів флотації, фільтрування та зневоложення осадів розроблено принципову технологічну схему ресурсоощадної технології очищенням зворотних вод ЦПВ на локальних очисних спорудах ККПК, що дозволяє підвищити її екологічну ефективність і є найбільш оптимальною для модернізації типових локальних очисних споруд ЦПВ. Розглянуто основні шляхи вдосконалення екологічного оподаткування на скиди у водні об'єкти як чинника стимулювання до охорони та раціонального використання водних ресурсів.

  Скачати повний текст

Вирішено завдання розрахунків гідрографів та ймовірних витрат паводків для річок сахельської зони республіки Нігер на базі просторової моделі типу "опади - стік", параметри якої оптимізувалися за даними виміряних опадів і витрат на річках басейну Середнього Нігеру. Статистична обробка рядів пікових витрат, обчислених за змодельованими опадами і виміряними витратами, довела задовільну збіжність їх кривих забезпеченості у межах амплітуди виміряних витрат. Ефект використання моделі виявлено під час обчислення витрат рідкої повторюваності. Модель запропоновано для розрахунків паводків на басейнах річок сахельської зони Республіки Нігер. Розроблений метод обчислень і подовження рядів паводкових витрат на просторовій моделі можна використовувати у практичних розрахунках імовірних паводкових витрат на річках регіону.

  Скачати повний текст

Прибережно-морські території й акваторії України розглянуто як прибережно-морські геосистеми (ПМГ), які включають орогідрографічні системи суші, системи шельфу з похованими палеорічковими долинами, системи континентального схилу та його каньйонів з конусами виносу продуктів кінцевої акумуляції матеріалів твердого стоку. ПМГ належать до відкритих геосистем, що характеризуються обміном речовини й енергії з довкіллям. Основною одиницею диференціації ПМГ є "прибережно-морський район" (ПМР) - суміщений район суші та моря, що об'єднує великі ділянки водозбірного басейну певної водної артерії на суші та прилеглої ділянки акваторії з незалежними від інших районів режимом функціонування та балансом наносів. Вдосконалено методику геоекологічного районування з виділенням провінцій, підпровінцій, областей, районів і підрайонів. Проведено регіональне оцінювання природних умов ПМР як підстави щодо раціонального природокористування.

  Скачати повний текст

Визначено знаходження хлороформрозчинних речовин і нафтових вуглеводнів у зливовий стік і стік талої води з атмосфери та грунтів. Досліджено процес впливу трьох неорганізованих зливових стоків на хімічні та бактеріологічні показники акваторії бухти Козачої та виявлено зміни, що відбуваються у морському середовищі під час надходження зливових стоків. У зоні змішування таких стоків і морської води відзначено в цілому незначну зміну концентрації забруднювальних речових у морському середовищі. Встановлено, що бактеріальна кількість у морській воді протягом доби спочатку зростала, а потім - знижувалась. Вплив зливового стоку на акваторію бухти Козачої в районі досліджень тривав протягом доби. Виключною була ситуація, пов'язана з аварійним розливом нафтопродуктів на березі, коли вплив зливового стоку на акваторію тривав кілька місяців. Установлено незначну залежність між хімічними та бактеріологічними показниками у грунтах берега, у морській воді та донних осадах, що доводить наявність у них хімічних сполук, які важко трансформуються. Розраховано обсяг забруднень, що надходить з атмосферними та зливовими стоками в акваторію бухти Козачої в районі досліджень. На підставі результатів проведених досліжень підтверджено, що організовані зливові стоки є суттєвим джерелом нафтового забруднення морської берегової зони. Відзначено, що результати досліджень можуть бути використані для проведення екологічного моніторингу під час організації служби екологічного забезпечення ВМС України, під час розробки комплексу для покращання якості прибережних вод Севастополя.

  Скачати повний текст

Досліджено будову, формування та функціонування річкової мережі Подільської височини. Визначено основні морфометричні характеристики стародавніх водотоків, що протікали на Подільській височині. Запропоновано сценарій формування гідрографічної мережі. Проведено детальне вивчення рисунків річкової системи. Визначено тектонічні процеси, що відбуваються на дослідженій території. Обгрунтовано використання методу А.Н. Шталера - І.Н. Гарцмана для ідентифікації річкових систем. Розраховано топологічні параметри, а саме: коефіцієнти біфуркації, довжини, площі, ухилів і кутів злиття. Проаналізовано трансформацію гідрографічної мережі у часі за допомогою коефіцієнтів біфуркації та довжини. Визначено основні фонові характеристики річкової мережі - гідро-, геоморфологічний коефіцієнти та коефіцієнт структури. Вперше для річок Подільської височини одержано залежності коефіцієнта структури з показниками гідрографії та середньобагаторічними, мінімальними та максимальними витратами води. Проведено розрахунок максимального стоку весняної повені для річок Подільської височини на базі формул редукційної та операторної структур. Запропоновано варіанти заміни площі водозбору річок в редукційних формулах на коефіцієнт структури.

  Скачати повний текст

Запропоновано методику розрахунку характеристик весняного стоку у басейні р.Нямунас. У процесі побудови розрахункової схеми використано теоретичну модель А.М.Бефані (в модифікації Є.Д.Гопченка), визначену як формулу сталої інтенсивності. На відміну від дещо формального підходу до застосування у розрахункових схемах сталої інтенсивності редукційних кривих опадів у запропонованій методиці введено поняття редукційних кривих середньої інтенсивності припливу води зі схилів до руслової мережі. Для реалізації розрахункової схеми використано методи математичної статистики, числового визначення деяких невідомих і фактично невимірюваних параметрів (коефіцієнтів русло-заплавного регулювання, розрахункової тривалості припливу води зі схилів до руслової мережі), а також географічне узагальнення (максимальних запасів води у снігу до початку весняного водопілля, тривалості припливу води зі схилів до руслової мережі та коефіцієнтів стоку за період весняного водопілля).

  Скачати повний текст

Досліджено актуальну проблему зниження забруднення поверхневих водойм та водотоків дощовими стічними водами, що відводяться з території міста. Визначено середній гранулометричний склад піщаних відкладень у місцях випуску дощових стічних вод у поверхневі водойми та висотне розташування концентрації завислих речовин у дощових колекторах. Розроблено нову конструкцію розподільчої камери, в якій розподіл потоку здійснюється горизонтальною розподільчою пластиною, що дозволяє відводити на очистку нижчі, найбільш забрудненні шари дощового стоку. Для стабілізації величини витрати стічних вод, що відводяться на очистку, запропоновано застосування розподільчих камер з горизонтальною розподільчою пластиною та прямокутним донним лотком та розподільчих камер з рухомим розподільчим лотком. Досліджено умови роботи запропонованих розподільчих камер, одержано залежності для їх розрахунку.

  Скачати повний текст

Запропоновано й обгрунтовано комплекс нових судово-медичних методів і об'єктивних критеріїв установлення давності настання смерті (ДНС) на формування гематом. Проведено спектрофотополяриметричне та фазове дослідження часової динаміки післясмертних змін лазерних зображень у гістологічних зрізах біологічних тканин трупа людини та гематомах внутрішніх органів. Двовимірна структура поляризаційних мап характеризується різною швидкістю зміни статистичних моментів першого та четвертого порядків, які характеризують координатні розподіли значень азимутів і еліптичності лазерних зображень біологічних тканин. Найбільш інформативним до змін оптичної анізотропії біологічних тканин і пов'язаним з цими змінами поляризації лазерного випромінювання виявлено четвертий параметр - вектор Стокса. Це збільшило можливість визначення ДНС у порівнянні з поляризаційним картографуванням до 65 год післясмертного періоду. Елементи матриці Мюллера у цьому періоді динамічно змінюються, зумовлюють визначення ДНС у діапазоні від 1 до 13 - 70 год залежно від типу біологічної тканини. З'ясовано, що лазерна спектральна поляриметрія гематом внутрішніх органів ефективна для судово-медичного визначення часу їх виникнення. Гематоми різної локалізації мають координатно неоднорідну й індивідуальну структуру внаслідок їх багатошарової будови. Для діагностики давності їх виникнення ефективне використання показників координатних розподілів станів поляризації, ступеня деполяризації та фазових зсувів лазерних зображень гематом внутрішніх органів.

  Скачати повний текст

Досліджено процес гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності з метою вилучення з вихідної сировини флотації частинок більше 0,5 мм та розв'язано задачу зниження втрат вугілля з флотовідходами. Проведено теоретичні дослідження гідравлічної класифікації вугільних шламів у циклонно-ситовому класифікаторі шляхом розв'язання рівнянь стаціонарного руху Нав'є - Стокса та рівняння нерозривності для закрученого потоку, що має осьову складову. Встановлено, що у разі висхідного кільцевого обертального руху потоку пульпи у закритому каналі з перфорованою внутрішньою стінкою швидкість витікання через перфоровану стінку визначається тиском радіального потоку, живим перерізом і геометричним параметром сита, за цього зі збільшенням цих параметрів швидкість витікання зростає. В результаті розв'язання рівнянь гідродинаміки одержано залежності тангенціальної та радіальної складових швидкості вздовж радіальної координати, аксіальної складової вздовж осі руху, розподілу тиску за радіальною координатою, а також рівняння вільної (внутрішньо кільцевої) поверхні потоку, що дозволило обгрунтувати конструктивні параметри ситової поверхні на зливному патрубку всередині циклонно-ситового класифікатора та розробити циклонно-ситовий класифікатор ЦСК-630. З використанням результатів дослідження розроблено технології гідравлічної класифікації вугільних шламів флотаційної крупності на ЦЗФ "Пролетарська". Впровадження цієї технології для контролю за крупністю вихідної сировини флотаційних машин дозволило зменшити у неї вміст частинок крупністю +0,3 мм на 2,4 % з 2,6 % до 0,2 % у разі розміру отворів сита 0,5 мм і зменшити їх вміст у відходах флотації на 0,7 % з 1,1 % до 0,4 %. Економічний ефект становить 134,7 тис. грн/рік.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена розробці і розвитку інформаційних технологій для систем комп'ютерної підтримки рішень з радіаційної безпеки на основі нових та удосконалених математичних моделей переносу забруднення у водних екосистемах та дозових впливів на людину через різні шляхи опромінення. З цією метою камерна модель POSEIDON-R була вдосконалена для використання в системах комп'ютерної підтримки рішень з радіаційної безпеки. Зокрема, розроблена модель донного ланцюжка живлення, в якій вперше враховується перехід забруднення з донних відкладень у морські організми. Нова кінетично-алометрична модель неоднорідного засвоєння забруднення організмом риби, розроблена в роботі, дозволяє враховувати хіміко-біологічні властивості забруднюючих речовин накопичуватися в певних тканинах організму. У моделі враховується залежність параметрів, які описують основні процеси метаболізму риби, від її маси в степені -¼, що узгоджується з загальним законом масштабування в біології. Також отримана залежність засвоєння ізотопів цезію і стронцію морськими організмами від солоності оточуючої води, тобто від концентрації конкуруючих іонів калію і кальцію, відповідно. Дане вдосконалення моделі POSEIDON-R дає змогу застосовувати її у водних об'єктах з широким діапазоном солоності, зокрема, в лиманах і гирлах річок з майже прісною водою, а також у морях з великим стоком річкової води.Необхідно було здійснити адаптацію моделі POSEIDON-R до різних областей Світового океану для її інтеграції в систему RODOS. З цією метою вона застосовувалась для довгострокового моделювання переносу радіоактивного цезію 137Cs в європейських морях і морях північно-західної частини Тихого океану, суттєво забруднених в результаті аварій на Чорнобильській АЕС і АЕС Фукусіма. Для кожної з описаних областей розраховані концентрації радіонукліда у воді, донних відкладеннях і морських організмах узгоджуються з даними відповідних вимірювань за весь період моделювання.З метою детального відтворення переносу радіоактивного забруднення в північно-західній частині Тихого океану протягом двох років після аварії на АЕС Фукусіма-1 та в Балтійському морі протягом п'яти років після аварії на ЧАЕС застосовувалась тривимірна модель THREETOX. У результаті отримані карти забруднення морського середовища, а також області з підвищеними концентраціями 137Сs та шляхи його поширення в різні моменти часу. Для відтворення переносу 137Cs в морських організмах Тихого океану після аварії на АЕС Фукусіма-1 та для прогнозування наслідків майбутніх аварій у тривимірну модель THREETOX були вперше інтегровані компоненти технології моделювання забруднення водних екосистем.Камерна модель POSEIDON-R була включена в платформу PREDO для оцінки доз опромінення населення в результаті витоків радіонуклідів, що утворюються в умовах нормальної експлуатації атомних об'єктів Швеції, в морське середовище. Представлене порівняння розрахованих концентрацій радіоактивних 60Co та 54Mn у воді, донних відкладеннях і морських організмах з відповідними вимірами для АЕС Форсмарк, яка розміщена на березі Балтійського моря. Розроблена в даній роботі кінетично-алометрична модель неоднорідного накопичення забруднення в рибі дає краще узгодження розрахованих концентрацій обох радіонуклідів з вимірами порівняно з іншими моделями для типів риби, що знаходяться на різних рівнях ланцюжка живлення. Причиною цього є врахування внеску різних тканин, оскільки навіть низька концентрація активності в м'язовій тканині суттєво впливає на загальний вміст радіонукліда в рибі через її значну масову частку.Для розрахунку доз, отриманих населенням від прісноводних шляхів опромінення, в систему RODOS була інтегрована модель FDMA. В ній проводиться оцінка доз опромінення, отриманих населенням за рахунок вживання питної води та внаслідок споживання продуктів харчування рослинного і тваринного походження, забруднених через прісноводні шляхи. Вхідними даними моделі є концентрація радіонуклідів у воді на територіях сільськогосподарського виробництва і територіях проживання, яка є вихідною інформацією гідромодуля системи RODOS. Параметри моделі, які відносяться до різних радіоекологічних регіонів України, були зібрані, опрацьовані і внесені в систему RODOS, що сприяло її впровадженню в Україні. В даний час оцінка доз для населення від прісноводних шляхів опромінення в рамках системи RODOS здійснюється на атомних об'єктах України і в урядових структурах, зокрема, на Рівненській АЕС та в центрі прогнозування наслідків радіаційних аварій Українського гідрометеорологічного центру ДСНС України, що підтверджується відповідними актами впровадження.^UThe thesis focuses on the development and improvement of information technologies for the systems of computer support of decisions in radiation safety based on the new and upgraded mathematical models for the contamination transport in aquatic ecosystems and dose effects on humans through different pathways of irradiation. For this purpose, the box model POSEIDON-R was improved for using in systems for the computer support of decisions in radiation safety. In particular, the model of the benthic food web has been developed where the transfer of contamination from bottom sediments to marine organisms is considered for the first time. A new kinetic-allometric model for non-uniform assimilation of contamination by fish, developed within the thesis, allows to consider the chemical-biological features of contaminants to accumulate in certain tissues of the organism. Model parameters describing the main metabolic processes depend on mass of fish to the -¼ power that is in agreement with the general scaling law in biology. In addition, the dependence of cesium and strontium uptake rates by marine organisms on the salinity of surrounding water that means the concentration of competition ions potassium and calcium, respectively, is obtained. Such improvement of POSEIDON-R model allows it to be used in water bodies with a wide range of salinity, including estuaries with almost fresh water and seas with large river water runoff.The customization of POSEIDON-R model to different regions of World Ocean was the necessary step for its integration in the RODOS system. For this purpose, it was applied for long-term simulation of the transfer of radioactive cesium 137Cs in the European seas and seas of Northwestern pacific significantly contaminated in result of the accidents at the Chornobyl and Fukushima nuclear power plants. For every region, the calculated concentrations of radionuclide in the water, bottom sediments and marine organisms agree with the corresponding measurements throughout the simulation period.A three-dimensional model THREETOX was used for detailed reproducing the transfer of radioactive contamination in the Northwestern Pacific over two years after the Fukushima nuclear accident and in the Baltic Sea during the five years following the Chornobyl accident. It provides maps for 137Сs concentrations in the marine environment and directions for its propagation at different times. To reproduce the transport of 137Сs in marine organisms of Pacific Ocean following the Fukushima nuclear accident and to predict the effects of future accidents, the components of modelling technology for aquatic ecosystems contamination were integrated for the first time in three-dimensional model THREETOX.The box model POSEIDON-R was incorporated into the PREDO platform to estimate radiation doses to the public resulting from the releases of radionuclides in the marine environment during normal operation of nuclear facilities in Sweden. The calculated concentrations of radioactive 60Co and 54Mn in the water, bottom sediments and marine organisms are compared with the corresponding measurements for the Forsmark NPP located on the Baltic Sea coast. The developed kinetic-allometric model for the for non-uniform assimilation of contamination in fish gives better agreement of the calculated concentrations for both radionuclides with measurements for fish species at different levels of the food chain compared to other models. This is caused by the contribution of different tissues, because even a low concentration of activity in muscle tissue significantly affects the total content of radionuclide in fish due to its large mass fraction.The FDMA model was integrated into the RODOS system for calculation the doses received by the population from freshwater pathways of irradiation. It provides the dose assessment due to consumption by people of the drinking water and food products of plant and animal origin contaminated through freshwater. The input data for the model is the concentration of radionuclides in the water on agricultural and habitat areas, which is the output information of the RODOS hydro module. Model parameters related to different radioecological regions of Ukraine were collected from open sources, processed and integrated into the RODOS system that was contributed to its implementation in Ukraine. Nowadays, the dose assessment for population from freshwater pathways of irradiation using the RODOS system is carried out at the nuclear facilities of Ukraine and in governmental structures. In particular, it is in operate at the Rivne NPP and in the Radiation Accidents Consequences Prediction Center of the Ukrainian Hydrometeorological Center that is confirmed by the relevant acts of implementation.

Встановлено позитивну дію грунтозахисного обробітку й органо-мінеральної системи удобрення на підвищення протиерозійної стійкості чорноземів типових різного ступеня еродованості, оптимізацію їх агрофізичних властивостей, життєдіяльність мезофауни та накопичення рослинних решток. Вперше за умов північної частини Правобережного Лісостепу виявлено математико-статистичні залежності між поверхневим стоком і змивом дрібнозему та вмістом фізичної глини, гумусу, пористістю аерації, діаметром водостійких агрегатів, водопроникністю. Доведено, що використання різноглибинного плоскорізного обробітку та оптимальних норм добрив сприяє зменшенню стоку та змиву грунту у порівнянні з оранкою.

  Скачати повний текст

Проведено числовий аналіз аеропружної поведінки вінця турбомашини, що базується на моделюванні течії в'язкого газу й енергетичному методі визначення зон нестабільності коливань лопаток і передбачає коливання лопаток за однією із власних форм і відповідної власної частоти з постійним міжлопатковим фазовим кутом і подальшим визначенням роботи аеродинамічних сил. Інтегрування рівнянь Нав'є-Стокса, осереднених за Рейнольдсом, здійснюється за допомогою розробленої явної числової схеми, що базується на модифікованій схемі Годунова з використанням рухомих розрахункових сіток довільної конфігурації. Наведено результати дослідження аеропружної поведінки робочого колеса останньої ступені потужної парової турбіни з відносно довгими лопатками. Дослідження проведено для трьох різних режимів роботи турбіни (одного розрахункового та двох нерозрахункових), окремо для ідеального та в'язкого газу. Визначено аеропружні характеристики лопаткового апарата для кожної власної форми коливань лопатки та заданого міжлопаткового фазового кута.

  Скачати повний текст

На основі багаторічних даних досліджень (1948 - 2000 рр.) гирлової області Дунаю встановлено етапи евтрофування його вод. Показано, що на сучасному етапі в стоці біогенних речовин Дунаю співвідношення головних біогенних елементів - азоту та фосфору, встановлені для збалансованих водних екосистем, дуже порушені зростанням органічних сполук азоту антропогенного походження. На основі даних гідроекологічного моніторингу встановлено, що плавні дельти, незважаючи на різку антропогенну дію, ще продовжують виконувати функції природного біофільтра. Описано процеси, що протікають в зоні змішання річкових та морських вод на гідрогеологічній межі "річка - море" в гирловій зоні Дунаю. Встановлено, що опосередковано через розвиток продукційних процесів стік біогенних речовин Дунаю став причиною формування на узмор'ї донних відкладень, які в даний час є істотним додатковим джерелом евтрофування вод північно-західної частини моря. Оцінено сучасне надходження сполук азоту й фосфору з природних і антропогенних джерел у північно-західну частину Чорного моря - стоків річок (Дунай, Дніпро і Дністер), з атмосферними опадами, а також донних відкладень та комунальних стоків міст. Вказано, що стік біогенних речовин та сполук азоту річки Дунай є їх головним постачальником в північно-західну частину Чорного моря.

  Скачати повний текст

Досліджено гідрологічні умови формування хімічного складу річкових вод. Проаналізовано динаміку водного стоку річок за багаторічний період та річний розподіл водного стоку. Оцінено вплив водного стоку на формування концентрацій хімічних речовин. Визначено відповідність якості річкових вод екологічним нормативам, проведено порівняння методологій оцінювання якості поверхневих вод і нормативів забруднювальних речовин згідно з українським і європейським законодавством. Встановлено хімічний статус поверхневих вод басейнів Західного Бугу та Дністра згідно з ВРД ЄС. Розроблено рекомендації для використання результатів дослідження у практичній діяльності водоохоронних організацій.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано карти розподілу за території середніх багаторічних снігозапасів на відкритій місцевості перед початком весняного водопілля, встановлено зв'язок між максимумами снігозапасів у полі та на залісених територіях. Наведено методику для нормування кількості опадів від дати формування максимуму снігозапасів до завершення водопілля. Обчисленно розрахункові характеристики гідрографів схилового припливу під час весняного водопілля, встановлено залежності між тривалістю схилового припливу та залісеністю і заболоченістю водозборів, виконано їх просторове узагальнення з урахуванням зональних, а також азональних (карст) факторів. Обчислено та узагальнено по теорії коефіцієнти стоку весняного водопілля з урахуванням впливу зональних факторів (заболоченості та залісеності). Розроблено варіант прогностичної методики для оцінювання максимальних витрат води високих (вищих за норму) водопіль, який базується на розрахунковій схемі.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вирішенню важливої і актуальної науковоприкладної проблеми, а саме розробленню наукових основ створення енергоефективної системи автоматизації процесів керування енергетичними потоками в просторово-розподілених біотехнічних об'єктах – тепличних комбінатах, що функціонують в умовах невизначеності з моніторингом якості рослинної продукції. Суть проблеми полягає у тому, щоб за рахунок автоматизації процесів керування на основі використання результатів моніторингу стану рослин і якості продукції забезпечити виконання заданої технології виробництва рослинної продукції в умовах тепличного комбінату з мінімальними витратами енергії. Ключовим елементом досягнення компромісу між витратами ресурсів та якістю продукції є система керування мікрокліматом у теплиці, а основні обмеження ефективності вирощування рослинної продукції в тепличних комплексах виникають внаслідок: по-перше, невизначеності, що є наслідком впливу природних збурень, які мають випадковий характер (температура і вологість зовнішнього середовища, сонячна радіація), неповноти інформації про стани рослин, параметрів середовища навколо них та якості рослинної продукції; по-друге, обмеженої інформації про взаємозв'язки між споживанням енергетичних ресурсів та станами рослин у просторово-розподілених фітокліматичних умовах їх розвитку та якості рослинної продукції; по-третє, відсутності загальних технічних принципів побудови систем автоматизації керування енергетичними потоками в просторово-розподілених біотехнічних об'єктах – тепличних комплексах, із моніторингом якості цієї продукції.Зважаючи на зазначене, можна стверджувати, що нині вимоги до систем енергоефективного керування енергетичними потоками простороворозподілених біотехнічних об'єктів – тепличних комплексів, постійнозростають, а наукові основи їх побудови відсутні. Зазначене вище зумовило вибір теми дисертації, встановлення її мети та завдань. Розроблено інтелектуальний метод формування енергоефективних стратегій керування енергетичними потоками в біотехнічних об'єктах – промислових теплицях, який відрізняється використанням нового критерію енергоефективності та нейромережевого аналізу, що мінімізує енергетичні витрати на забезпечення технології вирощування в умовах дії зовнішніх природних збурень, неповної інформації про стани рослин та просторової розподіленості кліматичних умов. На основі генетичного алгоритму встановлено оптимальну кількість основних факторів життєзабезпечення рослин, на підтримку яких витрачається 70 % енергетичних ресурсів. На основі математичного апарату вейвлет-перетворень розроблено новий метод безконтактного визначення фітометричних параметрів рослин, що дає змогу оцінювати якість розвитку рослини; на основі методу варіаційного числення створено математичну модель переміщення мобільного робота, що дає можливість мінімізувати енерговитрати його акумуляторної батареї. На застосуванні теорії імовірнісних автоматів та стимулюючого навчаннязаснований метод просторового орієнтування мобільного робота для фітомоніторингу в просторі промислової теплиці, що створює умови для самостійного переміщення робота в просторі теплиці, оминаючи перешкоди. За результатами параметричного синтезу та методології оптимального проєктування і використання мобільних роботів винайдено раціональний варіант структури мобільного робота фітомоніторингу, який здійснює моніторинг фітостану і стану атмосфери, аналізує фітокліматичні дані та формує на цій основі рішення щодо оптимізації маршруту переміщення, планування послідовності дій, розпізнавання образів і перешкод, що забезпечує виконання поставлених завдань за мінімальних вартісних і часових витрат. Розроблено просторово-розподілену математичну модель промислової теплиці, засновану на розв'язанні рівнянь Нав'є-Стокса, що дає можливість оцінювати значення температури як основного технологічного параметра в просторі теплиці та використовувати ці результати для формування маршруту переміщення мобільного робота фітомоніторингу. Запропоновано критерії: ефективного використання енергетичних ресурсів, суть якого полягає у мінімізації різниці між відносними показниками фітокліматичного життєзабезпечення та фіторозвитку рослин, що мінімізує енергетичні витрати, забезпечуючи задану якість рослин та продукції; оцінки станів розвитку рослин і рослинної продукції, а саме фітометричний та фітотемпературний критерії, використання яких системою автоматизації процесів керування енергетичними потоками під час виробництва рослинної продукції забезпечує задану якість рослин та продукції з урахуванням фаз розвитку рослин. Для виробництва продукції заданої якості в просторово-розподілених біотехнічних об'єктах – промислових теплицях, розроблено нову концепцію системи автоматизації процесів керування енергетичними потоками, що функціонує на основі використання результатів фітомоніторингу, які надходять від мобільного робота, і нейромережевого аналізу.^UThe thesis is devoted to the solution of an important topical scientific and applied problem, namely the development of the scientific basis for the creation of an energy-efficient system of automation of the processes of energy flow control in spatially distributed biotechnical facilities and greenhouse complexes, operating under uncertainty while monitoring the quality of vegetable products. The essence of the problem is to ensure the implementation of a given technology of plant production in a greenhouse with minimal energy consumption through the automation of control processes based on the use of results of monitoring the condition of plantsand product quality. The key element is to reach a compromise between the resource costs and product quality is the greenhouse microclimate control system. The main limitations of crops growing efficiency in greenhouses are due to several reasons: firstly, uncertainties due to natural random disturbances (temperature and humidity of the outdoor environment, solar radiation), incomplete information about the condition of plants, environmental parameters around them and the quality of plant products; secondly, limited data on the correlation between energy consumption and plant conditions in terms of spatial distribution of phytoclimaticconditions of their development and quality of plant products; thirdly, the lack of general principles for the construction of automation systems for energy flow control in spatially distributed biotechnical facilities, greenhouses, for monitoring the quality of these products. Based on this, it can be argued that currently the requirements for energy efficient energy flow control systems of spatially distributed biological facilities, greenhouses, are constantly growing, and the scientific basis for their construction is absent. All the above led to the choice of the topic of the thesis and helped define its purpose and objectives. The author developed an intelligent method for the formation of energy-efficient strategies for managing energy flows in biotechnical facilities, industrial greenhouses, which differs in the use of a new criterion of energy efficiency and neural networkanalysis, which minimizes energy costs on growing technology under external natural disturbances, incomplete information about plants distribution and climatic conditions. The genetic algorithm allowed to establish the optimal number of basic plant life support factors, for the support of which 70 % of energy resources are spent. Based on the mathematical apparatus of wavelet transform, a new method of non-contact determination of phytometric parameters of plants was offered, which allowed to assess the quality of plant development; the method of variational calculus, a mathematical model of mobile robot movement, allowed to minimize the energyconsumption of its battery; the method of spatial orientation of the mobile robot for phytomonitoring in the greenhouse space, which is based on the application of the probabilistic automata theory and stimulating learning, created conditions for its independent movement in the space of the industrial greenhouse, avoiding obstacles. According to the results of the parametric synthesis and the methodology of the optimal design and use of mobile robots, a rational variant of the structure of the mobile robot of phytomonitoring is provided, which ensures the monitoring of phyto- and air conditions, analyzes phytoclimatic data and forms on this basis solutions for optimizing the route of movement, planning the sequence of actions, recognition of patterns and obstacles, which provides that the tasks are carried out at minimum cost and time. A spatially distributed mathematical model of an industrial greenhouse has been developed, which is based on solving the Navier-Stokes equations, which makes it possible to estimate the value of temperature as the main technological parameter in its space and use these results to form a mobile phytomonitoring robot. The following criteria are proposed: efficient use of energy resources, the essence of which is to minimize the difference between the relative indicators of phytoclimatic life and phytodevelopment of plants, which minimizes energy costs, ensuring a given high quality of plants and products; criteria for assessing the condition of plants and plant products development, namely phytometric and phytotemperature criteria, the use of which by the automation system of energy flow control processes in plant production ensures a given high quality of plants and products taking into account the phases of plant development. In order to produce products of the required high quality in spatially distributed biotechnical facilities, industrial greenhouses, a new concept of the system of automation of energy flow control processes is offered, which operates on the basis of phytomonitoring results from the mobile robot and neural network analysis.