Розв'язано задачу забезпечення стабільної роботи космічних сонячних енергетичних установок (КСЕУ), мінімізації їх маси на підставі вибору раціональніших геометричних і динамічних параметрів теплоприймачів - акумуляторів (ТПА). Запропоновано математичну модель процесів теплообміну та гідродинаміки у ТПА, яка має двовимірний спряжений характер за нелінійних межових умов променевого теплообміну. Розроблено числовий алгоритм, який об'єднує нестаціонарний фазовий перехід у теплоакумулювальному матеріалі та змушену конвекцію теплоносія. Визначено раціональніші параметри ТПА КСЕУ та проаналізовано особливості функціонування даних систем. Наведено нову інженерну методику визначення головних характеристик сумісних ТПА. Розроблено методику оптимізації геометричних характеристик концентратора та апертури ТПА. Надано рекомендації щодо покращання енергетичних і масогабаритних показників даних пристроїв.

Проаналізовано методи запобігання і боротьби з асфальтеносмолопарафіновими відкладеннями в нафтових свердловинах. Обгрунтовано оптимальний метод для умов нафтових родовищ України. Запропоновано ефективну технологію боротьби з асфальтеносмолопарафіновими відкладеннями із використанням композицій хімічних реагентів, в тому числі вуглеводневих розчинників.

Запропоновано українсько-французько-англійський (понад 15 тис. слів) словник геологічних, геофізичних і нафтогазопромислових термінів. Знайшли своє відображення такі наукові аспекти як загальна та газова геологія, польова та нафтогазопромислова геофізика, буріння розвідувальних і нафтогазовидобувних свердловин, розробка родовищ нафти та газу, нафтове обладнання.

Проведено теоретичне узагальнення та створення універсальних методів розрахунків енергетичних характеристик систем прийому концентрованого сонячного випромінювання в перспективних комбінованих термофотоелектричних станціях. Обгрунтовано концепцію сонячної термофотоелектричної станції, верхній енергетичний рівень якої представлений фотоелектричним перетворенням на основі арсенід-галієвих сонячних елементів, що знаходяться під впливом концентрованого сонячного випромінювання. Теплоносій нижнього рівня знімає залишкове тепло з сонячних елементів і передає його для утилізації до паротурбінного циклу. Доказано можливість створення на базі існуючих технологій сонячних термофотоелектричних станцій із загальним ККД перетворення енергії Сонця до 40 %, що значно перевищує досягнутий світовий рівень для сонячних електростанцій. Розроблено нову методику визначення оптимального температурного режиму станції, який забезпечує максимальне значення її ККД. Створено T-S - діаграму квазібінарного термофотоелектричного циклу. На основі узагальненого математичного підходу до дослідження процесу концентрації сонячного випромінювання розроблено математичну модель, алгоритм та програмне забезпечення для визначення енергетичних характеристик в системі Сонце - параболоциліндричний концентратор - теплоприймач. Базуючись на системі рівнянь Нав’є - Стокса, розроблені математичні моделі енергопереносу в комбінованих теплоприймачах різних типів: без фотоперетворення, з одностороннім та двостороннім охолодженням сонячних елементів. Складено програмні модулі та проведені комплексні чисельні дослідження теплопереносу в системах прийому сонячного випромінювання. Коректність створених математичних моделей та достовірність одержаних результатів доказана їх порівнянням з експериментальними даними.

Підвищення ефективності перетворення енергії сонячного випромінювання в електроенергію сонячними елементами є основним завданням сонячної енергетики. А сучасний інтерес до проектування і експлуатації фотоелектричних батарей на основі сонячних елементів призводить до оцінювання їх основних експлуатаційних характеристик. Для контролю якості та ефективності сонячного елемента на виробництві або в лабораторних умовах необхідно точно виміряти його вольтамперну характеристику, яка є основним джерелом інформації про параметри та характеристики сонячного елемента, таких як коефіцієнт корисної дії, максимальну потужність, струм короткого замикання, напругу холостого ходу, струм і напругу при максимальній потужності, коефіцієнт форми тощо. При проектуванні фотоелектричних батарей великих площ, наземного або космічного застосування, виникають труднощі у визначенні різних втрат, таких як комутація фотоелементів, їх не ідентичність, нерівномірності температури і освітленості фотоелектричних батарей. Зазвичай ці втрати враховують введенням у математичну модель різних коефіцієнтів. Експериментальні дослідження в напрямку більш точного визначення всіляких втрат в фотоелектричних батареях призводять до не окупності та ускладнення проведення таких експериментальних досліджень. Для проектування і випробування фотоелектричних батарей великих площин авторами пропонується підхід, який оснований на побудові вольтамперних характеристик фотоелектричних батарей. Запропонований підхід дозволяє з визначенням вольтамперної характеристики окремого сонячного елемента або груп фотоелектричних перетворювачів одержати моделі при різних рівнях освітленості і температури з характерними параметрами фотоелектричних батарей будь-якої площі. Поведено експериментальне підтвердження запропонованої методики, а також порівняння з іншими експериментальними дослідженнями. В методиці визначені перехідні коефіцієнти математичної моделі, а також розписані особливості застосування запропонованого підходу.

Використання сонячної енергії має обмеження, пов'язані з її періодичним надходженням: сонячні установки не працюють вночі та малоефективні в похмуру погоду. Вирішення цієї проблеми пов'язано з необхідністю введення в контур перетворювання систем акумулювання енергії та її дублювання. Серед систем акумулювання значні енергетичні, екологічні та економічні переваги мають фазоперехідні установки "тверде тіло - рідина". Фізичні процеси в таких установках описуються системою нестаціонарних нелінійних рівнянь в часткових похідних зі специфічними граничними умовами на межі розподілу фаз. Верифікація одного з методів розв'язання задачі Стефана для теплоакумулюючого матеріалу представлено в даній роботі. Використання методу "Mushy layer" дозволило спростити класичну математичну модель задачі Стефана переходом до нестаціонарної задачі теплопровідності з неявно вираженим джерелом тепла, в якому враховується прихована теплота фазових змін. Вважається, що зміна фазового стану відбувається не в нескінченній області, а в проміжній зоні, яка визначається температу- рами солідуса і ліквідуса. Для розробки Python-коду застосовано неявну розрахункову схему, в якій температури солідуса та ліквідуса залишаються сталими та знаходяться в ході проведення числових експериментів. В якості фізичної моделі для комп'ютерного моделювання та верифікації створеного алгоритму обрано процес формування шару льоду на поверхні води при постійної температурі навколишнього середовища. Отримані числові результати дозволили визначити поля температур у твердої та рідкої фазах, положення границі розподілу фаз, розрахувати швидкість її руху. Для верифікації створеного алгоритму було проаналізовано класичний аналітичний розв'язок задачі Стефана для одновимірного випадку при постійній швидкості руху границі розподілу фаз. Значення відповідного коефіцієнта верифікації було отримано на основі числового розв'язку нелінійного рівняння з використанням спеціальних вбудованих Python-функцій. Після підстановки даних для розглянутої фізичної моделі в аналітичний розв'язок та порівняння їх з даними числового моделювання на основі методу "Mushy layer", отримано добрий збіг результатів, що свідчить про коректність створеного комп'ютерного алгоритму. Проведені дослідження дозволять адаптувати розроблений Python-код, що базується на методі "Mushy layer", для розрахунку систем теплового акумулювання з фазовим переходом "тверде тіло - рідина" з урахуванням особливостей їх геометрії, відповідного температурного рівня, реальних граничних умов.

Модифіковано математичну модель для розрахунку щільності теплового потоку, що надходить від параболоїдного концентратора на теплоприймач. У моделі враховано помилку розфокусування, що виникає при механічних пошкодженнях або програмних неточностях системи стеження за Сонцем. Досліджено вплив помилки розфокусування на щільність теплового потоку і розмір фокальної плями на поверхні теплоприймача. Визначено критичну величину кута розфокусування, при якій щільність теплового потоку стає мінімальною. Змодельовано і порівняно значення теплових потоків для математично ідеального та реального концентраторів з абераціями поверхні й помилкою розфокусування. Розраховано і порівняно середню щільність теплового потоку для різних комбінацій помилки розфокусування й аберацій поверхні у системі.

Індекс рубрикатора НБУВ: З387

Рубрики:

Акумулятори тепла

Шифр НБУВ: Ж25096 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: З637

Рубрики:

Сонячні (геліо-) електричні станції

Шифр НБУВ: Ж16745 Пошук видання у каталогах НБУВ