Search academic texts

Registration Number

0825U002952, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 122, Комп’ютерні науки

Date

popup.evolution

o

Title

Information technologies for predicting processes and states of porous media with an organic component

Author

Liubov V. Shostak,

popup.head Petro M. Martyniuk
popup.opponent Olha Y. Chernukha
popup.opponent Vsevolod O. Bohaienko
popup.review Olga R. Michuta
popup.review Andrii Y. Bomba

Description

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального наукового завдання – розробці та вдосконаленню інформаційних технологій для чисельного прогнозування фізико-хімічних процесів і станів у пористих середовищах з органічною складовою. Актуальність дослідження зумовлена потребою в точних, адаптивних та масштабованих моделях для оцінки станів пористих середовищ за умов кліматичних змін, тривалого зберігання твердих побутових відходів (ТПВ), трансформації ґрунтової органіки та викидів парникових газів. У роботі поєднано підходи до розробки інформаційних систем, математичного моделювання та програмної реалізації, що забезпечує їх практичне застосування в екологічному прогнозуванні, управлінні відходами та агровиробництві. У вступі обґрунтовано мету, завдання, об’єкт і предмет дослідження, описано використані методи, визначено новизну та практичне значення. Перший розділ присвячено комплексному огляду наукових джерел щодо комп’ютерного та математичного моделювання процесів у пористих середовищах із наявністю органічної складової. Виявлено обмеження існуючих обчислювальних моделей, а на основі їх аналізу запропоновано напрямки подальших досліджень: модифікація рівнянь вологоперенесення і консолідації з урахуванням теплогенерації та біодеградації; формалізація нових граничних умов для задач з рухомими межами та примежовими шарами у вигляді, придатному для програмної імплементації. Другий розділ присвячено побудові математичних моделей, що описують теплові, масообмінні й структурні процеси у середовищах із органічною складовою. Вперше виведено модифіковані граничні умови з урахуванням властивостей поверхневих шарів. Проведено параметризацію теплопровідності, пористості та вологомісткості на мікрорівні для створення реалістичних обчислювальних моделей. У третьому розділі розроблено методи та програмні засоби (компоненти інформаційних технологій) для чисельного аналізу ущільнення полігонів ТПВ і процесів генерації парникових газів. Запропоновано метод розв’язання задачі ненасиченої консолідації, враховано вплив температури та вологості на біодеградацію. Чисельні експерименти показали залежність швидкості деградації від температури та підтвердили важливість врахування взаємодії теплоперенесення, вологообміну та біопроцесів для точності екологічних прогнозів. У четвертому розділі досліджено роль тонких примежових шарів у виділенні парникових газів. Побудовано комп’ютерну модель із урахуванням змінних властивостей шарів під впливом клімату. Показано, що такі шари впливають на час, обсяг та інтенсивність виділення газів. Також досліджено вплив тонких ізоляційних або біоактивних шарів (наприклад, шарів мульчі або опалого листя) на динаміку термічного режиму і газообміну в товщі середовища засобами комп'ютерного моделювання. У п'ятому розділі представлено програмний комплекс, який реалізує описані моделі та чисельні методи. Описано його архітектуру, модулі вводу, обчислень та візуалізації, а також користувацький інтерфейс. Даний комплекс є готовим до використання інструментом, що значно спрощує процес моделювання та інтерпретації результатів для фахівців різних галузей. Результати дисертаційного дослідження можуть бути використані для створення нових інструментів екологічного моніторингу, проєктування систем поводження з відходами, оцінки рекультиваційних заходів, прогнозування змін у ґрунтах, моделювання трансформації біомаси та потенціалу отримання вуглецевих кредитів. Практична цінність роботи полягає у наданні обґрунтованих інструментів інформаційних технологій для прийняття рішень, спрямованих на сталий розвиток та захист довкілля. Основні наукові результати дисертації опубліковано у 10 працях, зокрема: три статті у наукових фахових періодичних виданнях України; три статті у закордонних фахових періодичних виданнях; чотири публікації у матеріалах міжнародних конференцій. З них три роботи входить до міжнародної наукометричної бази Scopus. Також видано одне свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір.

popup.nrat_date

2025-07-14