КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СКЛАДНИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ ОДНОВИМІРНОГО ПІДХОДУ
DOI:
https://doi.org/10.30837/0135-1710.2026.189.267Ключові слова:
моделювання, чисельні методи, математичне моделювання, програмна реалізація, обчислювальні системи, системний аналіз, технології, проєктування, бази данихАнотація
Актуальність роботи зумовлена необхідністю в ефективних інформаційних технологіях і програмних засобах для моделювання газодинамічних процесів у технічних системах. Використання повномасштабних багатовимірних моделей обмежено значними обчислювальними витратами та складністю програмної реалізації, що знижує їх практичну ефективність. У цьому контексті одновимірні моделі є основою для побудови оптимізаційних обчислювальних алгоритмів, які забезпечують раціональний баланс між точністю, швидкодією та складністю реалізації. Додаткову актуальність визначає перехід до інтегрованих інформаційно-аналітичних систем для класів технічних об’єктів зі змінними параметрами, характеристик. Об’єктом дослідження є процеси чисельного моделювання газодинамічних явищ у проточних елементах технічних систем, а предметом – методи на основі узагальненої одновимірної математичної моделі розрахунку газодинамічних процесів у проточних елементах технічних систем. Мета дослідження – розроблення узагальненої математичної та обчислювальної моделі термогазодинамічних процесів у газоструменевих холодильно-нагрівальних акустичних генераторах із подальшою програмною реалізацією. Завдання: розроблення одновимірної математичної моделі та програмного комплексу для чисельного моделювання термогазодинамічних процесів у проточних елементах технічних систем, їх верифікація та аналіз точності; формування інформаційної технології підтримки життєвого циклу технічних об’єктів на основі інтеграції обчислювальної моделі з базами даних для зберігання, оброблення й оновлення параметрів із подальшим використанням для прогнозування технічного стану й аналізу експлуатаційних характеристик обладнання. Особливу увагу приділено формуванню ефективних обчислювальних алгоритмів, що беруть до уваги ключові фізичні процеси (рух газового середовища, тепло- й масообмін, енергетичні перетворення, турбулентність і гідравлічні втрати), а також забезпечують стійкість, збіжність і обчислювальну ефективність під час реалізації в програмному середовищі. Результати дослідження продемонстрували, що застосування методів підвищення чисельної стійкості та зменшення похибок обчислень забезпечує стабільну роботу програмних алгоритмів у моделюванні нестаціонарних газодинамічних процесів. Запропонована модель реалізована у вигляді програмного комплексу, як складник інформаційної технології чисельного моделювання й аналізу даних. Проведена верифікація на основі порівняння з аналітичними, чисельними й експериментальними показниками підтвердила коректність і високу точність запропонованих алгоритмів (похибка не перевищує 5%). Висновки. Підтверджено доцільність використання одновимірних обчислювальних моделей як базового елемента сучасних інформаційних технологій комп’ютерного моделювання складних фізичних процесів і створення програмно-інформаційних систем підтримки інженерного аналізу.
Посилання
Потапов, В., Димерцов, Д. (2025), "Перспективи застосування газоструменевих акустичних генераторів у якості вторинних джерел енергії", Refrigeration Engineering and Technology, Vol.61, No 2, pp. 128–137, DOI: https://doi.org/10.15673/ret.v61i2.3178
Вислоух, С., Волошко, О., Тимчик, Г., Філіппова, М. (2021), "Комп’ютерне моделювання процесів та систем. Чисельні методи", Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського.
Dymertsov, D. (2025), "Modeling of Gas-Dynamic Processes of Wave Low-Temperature Heat Generators Dynamic Gas Distribution", In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G. (eds) Advanced Manufacturing Processes VI. Interpartner 2024. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-82746-4_68
Zeidan, D., Hidalgo, A. (2025), "Computational Fluid Dynamics: Novel Numerical and Computational Approaches". Cham: Springer Nature. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-97-8152-2
Nadamani, M. N., Shadloo, M. S., Dbouk, T. (2025), "A Review Theoretical and Computational Fluid Dynamics Modeling of Coupled Heat and Mass Transfer", Energies, Vol. 18, No. 24. Article 6418, DOI: https://doi.org/10.3390/en18246418
Anderson, J. D. (2003), "Modern Compressible Flow with Historical Perspective", New York: McGraw-Hill, McGraw-Hill Series in Aeronautical and Aerospace Engineering.
Thompson, P. A. (1988), "Compressible Fluid Dynamics". New York: McGraw-Hill, p. 665.
Chaudhry, M. H. (2014), "Pipes and Flow Systems", Applied Hydraulic Transients. New York: Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-8538-4
Hirsch, C. (2007), "Numerical Computation of Internal and External Flows", Oxford: Butterworth-Heinemann.
Toro, E. F. (2009), "Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics", Dordrecht: Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/b79761
Chaudhry, M. H. (1987), "Fluid Transients in Systems", Englewood Cliffs: Prentice Hall.
Zucrow, M. J., Hoffman, J. D. (1976), "Gas Dynamics", New York: Wiley.
Hirsch, C. (2007), "Numerical Computation of Internal and External Flows", Butterworth-Heinemann.
Anderson, J. D. (2003), "Modern Compressible Flow: With Historical Perspective", McGraw-Hill.
Dymertsov, D. (2026), "Development of software for modeling gas-dynamic processes in wave cold generators", Simon Kuznets Kharkiv National University of Economics, №0126U001791, https://nrat.ukrintei.ua/en/searchdoc/0126U001791/#
Bauer, C., Hauser, M., Haidn, O. (2015), "Investigation of stabilization effects in Hartmann-Sprenger-Tubes", In Proceedings of the 30th International Symposium on Space Technology and Science, Kobe-Hyogo, Japan, 4–9 July.
Li, B., Hu, G., Zhou, Z. (2007), "Numerical simulation of flow in Hartmann resonance tube and flow in ultrasonic gas atomizer", Applied Mathematics and Mechanics (English Edition), Vol. 28.
UA 
EN 
