Геометричне моделювання процесу розподілення негативних аероіонів у закритому просторі - Автореферат

Головним показником повітряного середовища робочої зони являється іонізація повітря, тобто створення штучного електричного режиму повітря за допомогою джерел аероіонного випромінювання - аероіонізаторів, який характеризується активною дією іонів повітря на організм людини, підвищуючи її працездатність. Недоліком застосування даного методу є його застосування в ситуації, коли необхідно визначити рівень концентрації аероіонів у приміщенні, вже обладнаному системою аероіонізації, але за допомогою цього методу не можна прогнозувати іонізаційну ситуацію при проектуванні нових приміщень та нових систем. У звязку з цим виникають задачі проектування розміщення технічних систем іонізації повітря робочих зон. Розробити геометричну модель формування ізоліній і ізоповерхонь аероіонів в шарі дихання людини від одного і більше розсіювальних джерел і джерел направленого аероіонного випромінювання, а також для комбінованого способу їх використання. Розробити метод проектування розміщення технічної системи іонізації повітря в робочій зоні на основі використання геометричних моделей.При такій аналогії джерело аероіонів може бути представлено як випромінювач, що створює сферичні аероіонні хвилі, а аероіонні промені можна представити у вигляді прямих ліній; на однаковій відстані від джерела концентрація аероіонів має однакове значення у будь-якому напрямі. При одному джерелі ізоповерхня концентрації аероіонів являє собою, при відсутності впливу інших джерел, сімю сфер. Якщо на концентрацію аероіонів в розрахунковій точці впливає декілька джерел, сумарна концентрація аероіонів у цій точці може бути визначена як сума концентрацій аероіонів від кожного джерела у цій точці: де - концентрація аероіонів в розрахунковій точці , іон/см3; Положення точки , інцидентної ізолінії концентрації аероіонів від двох джерел аероіонного випромінювання з відомими законами розподілення аероіонів і і відомою відстанню l між ними , визначається відрізками і , які є результатом перетину, відповідно, графіків і , отриманого в результаті перетворень: дзеркального і переміщення на висоту заданої концентрації аероіонів графіка . Спосіб побудови поверхні концентрації аероіонів ґрунтується на підсумовуванні концентрацій аероіонів, які створює кожне джерело у розрахунковій точці на основі використання графіка n=f(r).У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в геометричному моделюванні розподілення концентрації аероіонів від існуючих джерел аероіонного випромінювання у закритому просторі: розсіювальних і направленого випромінювання. Вперше розроблена геометрична модель розподілення концентрації аероіонів від розсіювальних джерел і джерел направленого аероіонного випромінювання, яка при одному джерелі визначається ізолініями у вигляді кіл, як результат перетину з горизонтальною площиною сфер, як просторових ізоповерхонь, при декількох - базується на принципі суперпозиції і заключається у підсумовуванні значень концентрації аероіонів у кожній точці вертикальної площини концентрацій аероіонів від кожного джерела при комбінованому геометричному перетворені: дзеркальному відображені і переміщені по прямих відповідності точок, яке дає можливість зчитувати по аплікатах сумарні значення концентрації аероіонів. На основі графіку залежності розподілення концентрації аероіонів n=f(h) отримана крива розподілення концентрації аероіонів на горизонтальній площині для джерела направленого випромінювання, яка дає змогу безпосередньо і наочно визначити концентрацію аероіонів у будь-якій точці на заданому рівні.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в геометричному моделюванні розподілення концентрації аероіонів від існуючих джерел аероіонного випромінювання у закритому просторі: розсіювальних і направленого випромінювання. Зокрема створено способи побудови геометричної моделі аероіонного поля, що складаються з отримання ізоліній і ізоповерхонь концентрації аероіонів від декількох джерел. На основі проведених досліджень отримані наступні висновки: 1. Аналіз літературних джерел по проблемі необхідності створення повітряного середовища у виробничих і громадських будівлях вимагає проектування розміщення технічних систем аероіонізації, які повинні базуватися на методах моделювання розподілення негативних аероіонів при використані існуючих джерел аероіонного випромінювання, а не на методах вимірювання у вже існуючих обєктах.

2. Вперше розроблена геометрична модель розподілення концентрації аероіонів від розсіювальних джерел і джерел направленого аероіонного випромінювання, яка при одному джерелі визначається ізолініями у вигляді кіл, як результат перетину з горизонтальною площиною сфер, як просторових ізоповерхонь, при декількох - базується на принципі суперпозиції і заключається у підсумовуванні значень концентрації аероіонів у кожній точці вертикальної площини концентрацій аероіонів від кожного джерела при комбінованому геометричному перетворені: дзеркальному відображені і переміщені по прямих відповідності точок, яке дає можливість зчитувати по аплікатах сумарні значення концентрації аероіонів.

3. На основі графіку залежності розподілення концентрації аероіонів n=f(h) отримана крива розподілення концентрації аероіонів на горизонтальній площині для джерела направленого випромінювання, яка дає змогу безпосередньо і наочно визначити концентрацію аероіонів у будь-якій точці на заданому рівні.

4. Отримані аналітичні вирази, що описують ізолінії і ізоповерхні концентрації аероіонів у параметричному вигляді від декількох розсіювальних джерел, джерел направленого випромінювання і комбінованого використання даних джерел, беруть за основу величину відрізка за координатами кінця, що зєднує центри джерел з розрахунковою точкою і дають можливість моделювання даного процесу із застосуванням компютерних математичних програм.

5. Запропонований спосіб обчислення розподілення концентрації аероіонів від джерел аероіонного випромінювання базується на геометричному моделюванні процесу розподілення концентрації аероіонів у просторі і передбачає отримання просторової моделі як рішення самостійної задачі, так і як особливий випадок при розгляді просторової моделі шляхом перетину отриманих ізоповерхонь горизонтальними площинами.

6. Розроблена методика проектування розміщення технічних систем іонізації повітря закритих приміщень дозволяє розрахувати установку одного і більше розсіювальних і джерел випромінювання направленої дії, а також комбінованого способу їх використання в залежності від вхідних параметрів.

7. Запропоновані «Рекомендації по проектуванню технічних систем іонізації повітря закритих виробничих приміщень» передано для використання в проектній практиці і для використання в навчальному процесі.

1. Ященко О.В. Обґрунтування способу аероіонізації повітря тваринницьких приміщень / О.В.Ященко //Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Випуск 43 “ Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження АПК України”. - Т. 2. - Харків: ХНТУСГ, 2006. - С. 231-236.

2. Чураков А.Я. Дослідження аероіонізатору, який розташовано під кутом нахилу до горизонтальної площини / А.Я Чураков, О.В. Івженко, О.В. Строкань // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. Випуск 4 “Прикладна геометрія та інженерна графіка”. - Т. 35. - Мелітополь, 2007. - С. 128-131.

3. Чураков А.Я. Сітковий метод дослідження концентрації аероіоінв на площині / А.Я Чураков, О.В. Івженко, О.В. Строкань// Праці Таврійської державної агротехнічної академії. Випуск 4 “Прикладна геометрія та інженерна графіка”. - Т.36. - Мелітополь, 2007. - С. 99-105.

4. Строкань О.В. Побудова ізоліній від двох джерел аероіонів/ О.В. Строкань // Прикладна геометрія та інженерна графіка//Праці ТДАТУ. Мелітополь, 2008. - Випуск 4. - Т.37. - С.142-146.

5. Строкань О.В. Спосіб побудови ізоліній аероіонів / О.В. Строкань // Прикладна геометрія та інженерна графіка // Праці ТДАТУ. Мелітополь, 2008. - Випуск 4. - Т.39. - С.149 - 154.

6. Чураков А.Я. Проектування розташування джерел аероіонів в робочому просторі/ А.Я Чураков, О.В. Івженко, О.В. Строкань// Прикладна геометрія та інженерна графіка//Праці ТДАТУ. Мелітополь, 2008. - Випуск 4. - Т.38. - С.88-86.

7. Строкань О.В. Дослідження просторового розподілення аероіонів в робочій зоні дихання людини / О.В. Строкань //Наукові нотатки. Випуск 22 «Сучасні проблеми геометричного моделювання» (квітень, 2008). - Частина 2. - Луцьк, 2008. - С. 338-343.

8. Єремєєв В.С. Математична модель оптимізації розміщення іонізаторів повітря у приміщенні / В.С. Єремєєв, О.В.Строкань, Д.І. Роговскій // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. Випуск 5 «Прикладна геометрія та інженерна графіка». - Мелітополь: ТДАТУ, 2009. - Т.2. - С. 57-61.

9. Чураков А.Я. Побудова ліній однакового рівня концентрації аероіонів від двох джерел направленного випромінювання/ А.Я. Чураков, О.В. Строкань // Геометричне та компютерне моделювання. // Збірник наукових праць. - Харків, 2009. - Випуск 24. - с. 120-123.

10. Чураков А.Я. Методика проектування системи іонізації на базі джерел направленого аероіонного випромінювання / А.Я.Чураков, О.В. Строкань // Праці ТДАТУ. Випуск 4 «Прикладна геометрія та інженерна графіка». Мелітополь, 2009. - № 44. - С.123 - 126.

11. Пат. 10653 Україна, МПК7 Н01J547/02. Пристрій для вимірювання концентрації негативних аероіонів / Чураков А.Я., Ященко О.В., Переверзєв Д.Ю.; заявник і патентовласник Таврійська державна агротехнічна академія. - №2005 05220; заявлено 01.06.2005; опубл. 15.11.2005, Бюл. №11.

12. Пат. 31059 Україна, МПК7 Н01J547/00. Пристрій для іонізації повітря / Чураков А.Я., Строкань О.В.; заявник і патентовласник Таврійський державний агротехнологічний університет. - №2007 12763; заявлено 19.11.2007; опубл. 25.03.2008, Бюл. №6.