Основою забезпечення безпечної експлуатації гідроспоруд є системи моніторингу стану об’єктів. Впровадження в склад програмного забезпечення таких систем програмних засобів для діагностичного моделювання фільтраційних течій – це об’єктивний крок, викликаний реальними подіями останнього часу. Метою даного дослідження є покращення точності вже існуючих методів для чисельного моделювання двовимірних стаціонарних фільтраційних течій за допомогою методу сіток у складі програмного забезпечення системи моніторингу стану об’єкту. Методи, що використовувалися в ході дослідження, включали в себе метод сіток, метод скінчених різниць, а також методи апроксимації та чисельні алгоритми. В результаті дослідження було встановлено, що запропонований спосіб організації ітераційного обчислювального процесу виявився ефективним та корисним. Його застосування дозволяє значно зменшити складність розробки програмного забезпечення, оскільки він базується на формалізації та стандартизації операцій, що спрощує процес програмування. Крім того, використання звичайних операторів циклу робить процес написання програм більш зрозумілим та доступним для розробників. Додатковий масив, який використовується в алгоритмі, дозволяє з легкістю змінювати конфігурацію границь сіткової області та порядок виконання операцій для кожного вузла, що робить метод гнучким та придатним для різноманітних викликів. Особливою перевагою алгоритму є його логічна простота, що сприяє успішній адаптації у випадку використання багатопроцесорних систем. Таким чином, результати дослідження підтверджують високу ефективність та потенціал запропонованого методу для використання у практичних обчислювальних завданнях. Запропонований метод ітераційних обчислень має значне практичне значення в галузі розробки програмного забезпечення для чисельного моделювання, адже його використання спрощує процес програмування та забезпечує гнучкість у роботі з різними умовами задач, що робить його важливим інструментом для широкого кола досліджень та практичних застосувань в гідротехніці та суміжних галузях
системи моніторингу стану об’єкту, метод сіток, закон Дарсі, пористе середовище, принцип скінчених різниць, алгоритм ітераційних обчислень
[1] Afgan, I., Kahil, Y., Benhamadouche, S., Ali, M., Alkaabi, A., Sofiane Berrouk, A., & Sagaut, P. (2023). Cross flow over two heated cylinders in tandem arrangements at subcritical Reynolds number using large eddy simulations. International Journal of Heat and Fluid Flow, 100, article number 109115. doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2023.109115.
[2] Arifjanov, A., Jurayev, S., Qosimov, T., Xoshimov, S., & Abdulkhaev, Z. (2023). Investigation of the interaction of hydraulic parameters of the channel in the filtration process. E3S Web of Conferences, 401, article number 03074. doi: 10.1051/e3sconf/202340103074.
[3] Brazaluk, O.K., Homan, O.G., & Brazaluk, Y.V. (2023). Application of the boundary element method to solving boundary value problems in areas with moving boundaries. Systems and Technologies, 62(2), 94-103. doi: 10.32836/2521-6643-2021.2-62.5.
[4] Catino, G., Monticelli, D.D., & Roncoroni, A. (2023). On the critical p-Laplace equation. Advances in Mathematics, 433, article number 109331. doi: 10.1016/j.aim.2023.109331.
[5] Cherniha, R., King, J.R., & Kovalenko, S. (2016). Lie symmetry properties of nonlinear reaction-diffusion equations with gradient-dependent diffusivity. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 36, 98-108. doi: 10.1016/j.cnsns.2015.11.023.
[6] Civil Protection Code of Ukraine. (2013). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/5403-17#Text.
[7] Cremonesi, M., Franci, A., Idelsohn, S., & Oñate, E. (2020). A state of the art review of the particle finite element method (PFEM). Archives of Computational Methods in Engineering, 27, 1709-1735. doi: 10.1007/s11831-020-09468-4.
[8] Dyvak, M., Manzhula, V., Melnyk, A., & Pukas, A. (2022). Method of structural identification of nonlinear interval models of static objects. Information Technologies and Computer Engineering, 54(2), 103-114. doi: 10.31649/1999-9941-2022-54-2-103-114.
[9] Gao, X., Cheng, Z., Cao, L., & Tang, W. (2023). Nonlinear two-dimensional analysis of manifold marine inflated membrane structures using vector form intrinsic finite element method. Ocean Engineering, 271, article number 113813. doi: 10.1016/j.oceaneng.2023.113813.
[10] Hulianytskyi, L., & Riasna, I. (2017). Formalization and classification of combinatorial optimization problems. In S. Butenko, P. Pardalos, V. Shylo (Eds.), Optimization methods and applications (pp. 239-250). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-319-68640-0_11.
[11] Ivanchuk, Y.V., Yarovyi, A.A., & Koval, K.O. (2019). Numerical simulation method of hydrodynamic processes. Information Technology and Computer Engineering, 44(1), 37-45. doi: 10.31649/1999-9941-2019-44-1-37-45.
[12] Khujaev, I., Ahmadjanov, S., Khujaev, M., & Ismailov, A. (2019). Investigation of the gas-dynamic state of an elementary section of the pipeline based on N.E. Zhukovsky equation. Theoretical & Applied Science, 78, 32-40. doi: 10.15863/TAS.2019.10.78.5.
[13] Kupin, A., Muzyka, I., Kuznetsov, D., & Kumchenko, Y. (2018). Stochastic optimization method in computer decision support system. In International conference on computer science, engineering and education applications (pp. 349-358). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-319-91008-6_35.
[14] Law of Ukraine No. 2245-III “On High Risk Facilities”. (2001, January). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2245-14#Text.
[15] Long, T., Huang, C., Hu, D., & Liu, M. (2021). Coupling edge-based smoothed finite element method with smoothed particle hydrodynamics for fluid structure interaction problems. Ocean Engineering, 225, article number 108772. doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.108772.
[16] Maggay, I.V., Chang, Y., Venault, A., Dizon, G.V., & Wu, C.J. (2021). Functionalised porous filtration media for gravity-driven filtration: Reviewing a new emerging approach for oil and water emulsions separation. Separation and Purification Technology, 259, article number 117983. doi: 10.1016/j.seppur.2020.117983.
[17] Mahiques, E.I., Brömmer, M., Wirtz, S., van Wachem, B., & Scherer, V. (2023). Simulation of reacting, moving granular assemblies of thermally thick particles by discrete element method/computational fluid dynamics. Chemical Engineering & Technology, 46(7), 1317-1332. doi: 10.1002/ceat.202200520.
[18] Miroshnyk, M., Shkil, A.S., Rakhlis, D., Pshenychnyi, K.Y., & Miroshnyk, A. (2023). Event processing model for simulation of real-time logic control devices. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 2, 50-57. doi: 10.24025/2306-4412.2.2023.274840.
[19] Moldabayeva, G.Zh., Suleimenova, R.T., Bimagambetov, K.B., Logvinenko, A., & Tuzelbayeva, S.R. (2021). Experimental studies of chemical and technological characteristics of cross-linked polymer systems applied in flow-diversion technologies. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences, 4(448), 50-58. doi: 10.32014/2021.2518-170X.81.
[20] Nguyen, Q.H., & Phuc, N.C. (2023). A comparison estimate for singular p-Laplace equations and its consequences. Archive for Rational Mechanics and Analysis, 247(3), article number 49. doi: 10.1007/s00205-023-01884-7.
[21] Nikitenko, M.P. (2020). Possible negative environmental impacts on the environment in the event of a man-made accident of hydraulic structures. In Collection of scientific papers “Modern technologies and achievements of engineering sciences in the field of hydraulic engineering construction” (pp. 95-98). Kherson: Kherson State Agrarian University.
[22] Order of the Ministry of Regional Development, Construction, Housing and Communal Services of Ukraine No. 29 “On Approval of DBN B.2.5-76:2014 ‘Automated Systems for Early Detection of Emergency Threats and Public Warning’”. (2014, January). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/v0029858-14#Text.
[23] Pryshlyak, V.M., & Dubchak, V.M. (2020). Finding the value of the pressure force on underwater hydraulic structures in design and construction practice and agro-engineering training of specialists. Technique, Energy, Transport of the Agro-Industrial Complex, 108(1), 111-122. doi: 10.37128/2520-6168-2020-1-13.
[24] Sachaniuk-Kavets’ka, N., Prozor, O., Khomyuk, V., & Bondarenko, I. (2022). Mathematical description of the inequality operation in a logic-time environment. Information Technologies and Computer Engineering, 54(2), 124-130. doi: 10.31649/1999-9941-2022-54-2-124-130.
[25] Sheremet, V.V., & Kravtsov, M.M. (2019). Hydrodynamic accidents. In XIV International scientific and practical conference of young scientists, cadets and students (pp. 454-456). Lviv: Lviv State University of Life Safety.
[26] Suárez-Grau, F.J. (2022). Theoretical derivation of Darcy’s law for fluid flow in thin porous media. Mathematische Nachrichten, 295(3), 607-623. doi: 10.1002/mana.202000184.
[27] Sun, S., Zhou, M., Lu, W., & Davarpanah, A. (2020). Application of symmetry law in numerical modelling of hydraulic fracturing by finite element method. Symmetry, 12(7), article number 1122. doi: 10.3390/sym12071122.
[28] Vorontsov, O.V., Usenko, V.G., & Vorontsova, I.V. (2022). Finite difference value in forming one-dimensional geometric images represented by numerical sequences of elementary functional dependencies. Applied Geometry and Engineering Graphics, 102, 39-55. doi: 10.32347/0131-579x.2022.102.
[29] Wu, M.Y., Zhang, D.M., Wang, W.S., Li, M.H., Liu, S.M., Lu, J., & Gao, H. (2020). Numerical simulation of hydraulic fracturing based on two-dimensional surface fracture morphology reconstruction and combined finite-discrete element method. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 82, article number 103479. doi: 10.1016/j.jngse.2020.103479.
[30] Zakharchuk, O.O. (2022). Modelling of filtration processes in heterogeneous oil and gas reservoirs. Poltava: National University “Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic”.
[31] Zhu, L.T., Ouyang, B., Lei, H., & Luo, Z.H. (2021). Conventional and data -driven modelling of filtered drag, heat transfer, and reaction rate in gas-particle flows. AIChE Journal, 67(8), article number e17299. doi: 10.1002/aic.17299.