Registration Number
0825U002096, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
09-07-2025
popup.evolution
o
Title
Mathematical modeling of energy transfer in solar photovoltaic systems
Author
Zakharov Denys V.,
popup.head Liudmyla I. Knysh
popup.opponent Dmytro O. Redchyts
popup.opponent Pavlo Gakal
popup.review Vladimir Gabrinets
popup.review Liliya V. Nakashidze
popup.rada
Oles Honchar Dnipro National University
Description
Метою дисертаційної роботи є розробка та узагальнення методів математичного і комп’ютерного моделювання температурних полів в сонячних фотоелектричних панелях, визначення співвідношень між температурними та енергетичними параметрами таких систем за для забезпечення максимальних значень їх ефективності, вплив на ці співвідношення географічних та кліматичних даних, а також дизайну сонячних панелей.
Наукова новизна отриманих результатів
1. Вперше запропонований метод визначення середньоінтегральної температури сонячної панелі в реальних умовах її функціонування, який базується на розв’язанні стаціонарної нелінійної 2D математичної моделі енергопереносу. Знайдене значення дозволяє провести оцінку середньої ефективності сонячної панелі та порівняти її зі значенням, що оголошено виробником.
2. Вперше на основі нестаціонарної нелінійної 1D математичної моделі розроблено числовий алгоритм та власний інтерактивний програмний продукт для визначення розподілу температур в шарах сонячної панелі. В розробленому за допомогою хмарних технологій комп’ютерному алгоритмі передбачається передача та обробка кліматичних даних в реальному часі з міста локації сонячної панелі.
3. Вперше запропоновано фізичну та відповідну математичну модель комбінованої сонячної панелі з шаром теплоносія з фронтальної сторони. На основі проведеного комп’ютерного моделювання встановлено, що наявність теплоносія з фронтальної сторони сонячної панелі призводить до термічної стабілізації сонячних елементів, не охолоджуючи їх. Доведено, що комбіновані термофотоелектричні системи відповідного дизайну можуть бути джерелом не тільки електричної, а і додаткової низькопотенційної теплової енергії.
Практичне значення отриманих результатів
1. На основі розробленого числового алгоритму Монте-Карло був створений власний програмний С++код, який має узагальнений характер і може застосовуватися, в разі незначної корекції, для розрахунку концентраторів будь-якої геометрії. Крім того, створений програмний код має гнучку та прозору структуру, що дозволяє його трансформувати в залежності від типу обраних припущень та методів врахування неточності без суттєвих змін.
2. Результати проведеного дослідження можуть бути використані під час проектування та функціонування сучасних сонячних енергетичних установок різного температурного рівня та призначення, в складі яких знаходиться концентратор сонячного випромінювання відповідної геометрії.
3. Теоретичні та практичні положення роботи стали складовою частиною навчальних дисциплін “Моделі і методи прикладної математики”, “Методи ідентифікації параметрів математичних моделей”, які викладаються для здобувачів вищої освіти рівня PhD спеціальності 113 Прикладна математики в Дніпровському національному університеті імені Олеся Гончара.
4. Проведені дослідження та їх результати складають відповідний розділ ініціативної науково-дослідної роботи “Детерміновані та стохастичні алгоритми комп’ютерного моделювання об’єктів та процесів різної природи” (2022-2024, науковий керівник проф. Книш Л.І., державний реєстраційний номер 0122U001467), яка проводиться на кафедрі комп’ютерних технологій факультету прикладної математики ДНУ.
Registration Date
2025-06-02
popup.nrat_date
2025-06-02 / 2026-07-01
