Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0826U000839, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту Статус Запланована Назва роботи Удосконалення конструкції кавітаційного апарата за результатами моделювання гідродинамічних параметрів потоку Здобувач Вітенько Дмитро Олегович, Керівник Зварич Наталя Миколаївна Опонент Атаманюк Володимир Михайлович Опонент Cамойчук Кирило Олегович Опонент Берник Ірина Миколаївна Рецензент Кравець Олег Ігорович Опис У дисертаційній роботі вирішено нове науково-практичне завдання удосконалення конструкції статичного кавітаційного апарата на підставі результатів чисельного моделювання гідродинамічних параметрів потоку що забезпечить підвищення інтенсивності та енергодоцільності обробки технологічних середовищ. Актуальність роботи зумовлена потребою у простих за конструкцією проточних апаратах, здатних стабільно формувати двофазну зону за обмежених енергетичних витрат і керованих гідравлічних втрат. Дисертаційна робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. У першому розділі узагальнено фізичні передумови розвитку гідродинамічної кавітації у звужувально-розширювальних каналах та систематизовано критерії порівняння апаратів. Виконано аналіз сучасних досліджень щодо застосування кавітаційних ефектів у гідромеханічних і масообмінних процесах та технологіях водоочистки. Проаналізовано сучасні підходи до моделювання гідродинаміки кавітаційної течії та закономірностей впливу конфігурації внутрішнього каналу апаратів по типу труби Вентурі на інтенсивність і стабільність кавітації. У другому розділі наведено об’єкти та методики досліджень і обґрунтовано прийняті конструктивні модифікації апарата. Обґрунтовано застосування моделі турбулентності k-ε і однорідної рівноважної моделі суміші “рідина-пара” (HEM) як інженерно достатніх для дослідження особливостей гідродинаміки у запропонованих конфігураціях кавітаційного апарата і інженерного порівняння інтенсивності кавітаційних ефектів та енергетичних параметрів. Наведено методики щодо експериментального контролю режимних параметрів і методи оцінювання технологічного ефекту (цифрова мікроскопія для аналізу дисперсності, вимірювання pH та електропровідності). У третьому розділі на основі аналізу конструктивних рішень труби Вентурі розроблено удосконалену геометрію проточної частини апарата. Запропоновано та обґрунтовано конфігурації змінних вставок у вхідній камері та конфузорі (усічений конус та шнек). Розроблено 3D CAD-моделі досліджуваних конфігурацій апарату, задано розрахункові області та обґрунтовано постановку чисельної задачі для течії нестисливої робочої рідини. Прийняті фізичні припущення, задані граничні умови, параметри дискретизації, вибрані моделі турбулентності k-ε та кавітації на основі однорідної рівноважної моделі суміші “рідина-пара” (HEM) як інженерно достатні для порівняння конфігурацій апарата за однакових режимних параметрів. Чисельні розрахунки виконано в SOLIDWORKS Flow Simulation з отриманням розподілів тиску, швидкості, об’ємної частки парової фази, протяжності кавітаційно активних ділянок. На основі отриманих результатів CFD моделювання досліджено закономірності впливу геометричних параметрів проточної частини кавітаційного апарата на локалізацію та протяжність двофазної зони, інтегральний об’єм парової фази та гідравлічні втрати. Для коректного порівняння модифікацій удосконалено підхід до інтегральної оцінки двофазності через обчислення об’єму парової фази з урахуванням змінної площі поперечного перерізу внутрішнього каналу, що узгодило локальні та інтегральні показники кавітаційної інтенсивності. Адекватність отриманих результатів чисельного моделювання підтверджено експериментальними дослідженнями вимірювання перепаду тиску та візуальних ознак двофазності в робочій зоні апарата. Виконано енергетично-кавітаційну оцінку досліджуваних конфігурацій шляхом введення коефіцієнта η*, що ілюструє співвідношення “ефект - енерговитрати” та дозволяє зробити обґрунтований вибір моделі апарата. У четвертому розділі виконано прикладні експериментальні дослідження технологічної ефективності досліджуваних моделей удосконаленого апарата. Ефективність гомогенізації молока оцінювали за показниками дисперсності жирової фази, а зміни pH і електропровідності води розглядали як індикатори інтенсивності фізико-хімічного впливу на технологічне середовище. У п’ятому розділі на основі отриманих результатів теоретичних досліджень особливостей кавітаційної гідродинаміки розроблено інженерні рекомендації щодо застосування та впровадження конструктивних рішень на виробництві. Розроблено технічне рішення щодо удосконалення вузла карбонізації напоїв для пивоварні «Опілля». Виконано оцінка економічної доцільності удосконаленої конструкції карбонізатора. Розроблено проєктні рекомендації щодо модульної компоновки кавітаційних апаратів для гомогенізації молока в умовах невеликих ферм. Технічна новизна запропонованих конфігурацій кавітаційного апарата захищена патентами на корисні моделі №160839 U та №160838 U. Дата реєстрації 2026-04-06 Додано в НРАТ 2026-04-06 Закрити