«8D06105 - Математикалық және компьютерлік моделдеу» мамандығы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Курманова Динара Есентаевна диссертациясын қорғауы
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Курманова Динара Есентаевна «8D06105 – Математикалық және компьютерлік моделдеу» білім беру бағдарламасы бойынша «Әр түрлі пішіндегі каналдарда мұнай өнімдерінің ағыны кезіндегі гидродинамика мен жылуалмасуды сандық моделдеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Математикалық және компьютерлік модельдеу» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - қазақ тілінде
Ресми рецензенттер:
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Ғылыми кеңесшілері:
Джайчибеков Нурболат Жумабекович – физика-математика ғылымдарының докторы, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, «Механика» кафедрасының профессоры (Астана қ.).
Карпенко Антон Геннадьевич – физика-математика ғылымдарының кандидаты, Санкт-Петербург мемлекеттік университетінің доценті (Санкт-Петербург қ., Ресей).
Қорғау 2024 жылғы 20 желтоқсан, сағат 14:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D06105 – Математикалық және компьютерлік моделдеу» мамандығы бойынша «8D061 – Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: http://surl.li/txspoq
Мекен-жайы: Астана қаласы, Қажымұқан көшесі, 13, №3 оқу- ғимаратының №205 аудиториясы
Аңдатпа (қаз.): Жұмыс шеңберінде көп масштабты тәсіл негізінде гидродинамикалық және жылу процестерінің математикалық модельдері әзірленеді және Навье-Стокс теңдеулерімен сипатталатын сонымен қатар, мұнай-газ саласында қолданылатын заманауи ЖАА (жылу алмасу аппараттары) конструкцияларында туындайтын тұтқыр сығылмайтын сұйықтың стационарлық емес кеңістіктік ағымдарын сандық модельдеуге арналған есептеу алгоритмдері іске асырылады. Құрылған модельдер шеңберінде ағынның ламинарлық режимнен турбулентті режимге болжамды ауысуы және мұнай өнімдерінің реологиялық модельдері ескеріледі. Сандық модельдеудің жобалау құралдары, гидродинамикалық және жылу алмасу процестерін басқару мұнай-газ саласында қолданылатын ЖАА оңтайландырудың негізі болып табылады. Сонымен қатар, негізгі элементтердің бірі әртүрлі физикалық сипаттағы процестердің модельдері шеңберінде ағым құрылымын бірлесіп шешуді қамтамасыз ету болып табылады. Зерттеудің өзектілігі жылу тасымалдағыштар арасындағы жылу алмасудың қарқындылығына байланысты бірқатар мәселелерді шешу. Әр түрлі типтегі жылу алмастырғыштарды жылутасымалдаушылардың динамикасы мен жылу алмасуын математикалық моделдеу және есептеу мұнай-химия өнеркәсібінде қолданылатын тұтқырлығы өте ауыспалы (мазут, мұнай), өте тұтқыр орталар үшін жылу алмастырғышты жобалау және жылу алмастырғыштардың геометриялық өлшемдерін тиімділеу. Диссертациялық жұмыстың мақсаты ЖАА басқару мен оңтайландыруға қатысты математикалық моделдер әзірлеу,іске асыру және қолдану; мұнайды тиімді қыздыру арқылы оның тұтқырлығын төмендету және ЖАА тиімді ұзындығын анықтау болып табылады. Зерттеудің негізгі есептері: құбыр арқылы нақты мұнай өнімінің қозғалысын сипаттау үшін қажетті сұйықтың тұтқырлығы мен температураға тәуелділігінің арақатынасын (формулаларын) таңдау; ЖАА жылу тасымалдағыштардың гидродинамикасы мен жылу алмасуын сандық модельдеу; тегіс бетті «құбырдағы құбыр» жылу алмастырғыш үшін ЖАА ұзындығы бойынша орташа массалық температуралар мен Рейнольдс санының таралуын анықтау үшін Matlab қолданбалы пакетінде сандық есептеуді жүргізу; бөлік-тұрақты тұтқырлық жағдайына арналған ANSYS Fluent бағдарламалық ортасында алынған мәліметтер мен есептеу нәтижелерін верификациялау; әр түрлі типтегі жылу алмастырғыштар үшін гидродинамика мен жылу алмасудың сандық зерттеулері, оның ішінде геликоидты тип үшін; геликоидты түрдегі ЖАА ламинарлық-турбулентті ауысуды есепке алу және мұнай өнімдерінің нақты реологиялық қасиеттерін есепке алу. Зерттеу нысаны әртүрлі пішіндегі каналдары бар жылу алмастыру аппараттары. Теориялық маңыздылығы жылу алмасу аппараттарындағы жылу тасымалдағыштардың динамикасына қатысты гидродинамика мен жылу алмасудың математикалық моделін нақтылаудан, сондай-ақ әртүрлі типтегі ЖАА жылу беру процесін бақылау. Практикалық маңыздылығы жылу алмастырғыш аппараттарды жобалау, өндіру және пайдалану үшін математикалық модельдеу әдістерін қолданудан тұрады: математикалық модельдеу және сандық тәжірибелер арқылы алынған нәтижелер жаңа жабдықты, технологияны жобалау, жасалған қондырғылардың сапасы мен тиімділігін бағалау кезінде пайдаланатын ақпарат көзі болып табылады. Зерттеудің жаңалығы: жылу алмастырғыш аппаратты есептеу кезінде мұнайдың айнымалы тұтқырлығын, атап айтқанда мұнайдың тұтқырлығының оның температурасына қатты тәуелділігінің есепке алынуы; жылу алмастырғышты есептеуде ағынның ламинарлы-турбулентті ауыспалы режимін анықтауда; жылу алмастырғыштың тиімді ұзындығының анықталуында; геликоидты жылу алмастырғышты қолдану арқылы мұнай температурасын одан әрі арттыруда. Қорғауға ұсынылатын қағидалар: 1. Мұнай өнімдерінің тұтқырлығы температураға қатты тәуелді болған кездегі жылу алмастырғышты есептеу әдістемесі; 2. Ламинарлық-турбулентті ауысуды ескеретін турбуленттілік моделін пайдалана отырып, есептеу гидродинамикасы әдістерімен алынған тегіс түтік беттері бар ЖАА гидродинамика мен жылу алмасу процестерін сандық есептеу нәтижелері. 3. Орамдары бар (ЖАА геликоидты түрі) түтіктердің беттерімен ЖАА гидродинамика және жылу алмасу процестерінің сандық есептеулерінің нәтижелері.4. ЖАА тиімді ұзындығы. Автордың жеке үлесі Matlab пакетінде бағдарламалық кодтар жасап және Ansys Fluent бағдарламалық кешенінде есептеулер жүргізіп, осыдан алынған есептеу нәтижелерін графикалық түрде ұсыну. Гидродинамика мен жылу алмасудың сандық модельдеуін жасау арқылы есептің параметрлерін анықтау. Ғылыми мақалалар мен тезистерді дайындау. Жұмысты апробациялау. Диссертациядағы жұмыстың негізгі нәтижелері баяндалуы және талқылануы: 1) «ǴYLYM JÁNE BILIM – 2022» студенттер мен жас ғалымдардың XVII Халықаралық ғылыми конференциясы (Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ, Астана, 2022, - 12 сәуір). 2) Профессор Т.Ғ.Мұстафиннің 80 жылдығына арналған Халықаралық ғылыми конференция. Математика, механика және информатиканың өзекті мәселелері. (Е.А.Букетов атындағы ҚарМУ, Қарағанды, 2022, - 8 қыркүйек). 3) «ǴYLYM JÁNE BILIM – 2023» студенттер мен жас ғалымдардың XVIII Халықаралық ғылыми конференциясы (Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ, Астана, 2023, - 12 сәуір) І дәрежелі диплом. 4) VII World Congress of Turkic World Mathematicians (TWIMS Congress-2023) (Қожа Ахмет Яссауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті, Түркістан, 2023, 21-23 қыркүйек). 5) «ǴYLYM JÁNE BILIM – 2024» студенттер мен жас ғалымдардың XIX Халықаралық ғылыми конференциясы (Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ, Астана, 2024, - 12 сәуір). 6) Математикалық және компьютерлік модельдеу кафедрасының 10 жылдығына арналған «Математика және компьютерлік ғылымдардың заманауи мәселелері» атты Халықаралық ғылыми конференция(Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ, Астана, 2024, - 2-3 мамыр).7) 9th International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, CHT-24. (Istanbul, Turkey, 2024,-26-30 May) Ғылыми жарияланымдар. Ғылыми кеңесшілермен бірлесіп жарияланған 13 жұмыс, оның ішінде - 2 мақала Scopus дерекқорындағы ғылыми дәйексөз индексіне енгізілген, 55 және 15 процентильдері бар, 4 мақала - ҚР ҒЖБМ Ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған тізіміндегі журналдарда, 7 жарияланым - халықаралық конференциялар материалдарының жинақтарында жарияланды. Скопус дерекқорына енетін журналда 2 мақала жарияланды.1.Modelling and Simulation of Heat Exchanger with Strong Dependence of Oil Viscosity on Temperature//Fluids. –2023. –8(95). –P.1-18. https://doi.org/10.3390/fluids8030095 (процентиль 55) (Basel,Switzerland). 2. Математическое моделирование теплообменного аппарата с учетом сильной зависимости вязкости нефти от температуры//Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики (ИТМО). –2023. –Т.23,№4. –C.820-827. (DOI 10.17586/2226-1494-2023-23-4-820-827) (процентиль 15) (Санкт-Петербург,Ресей). ҚР БҒМ білім және ғылым саласында сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған ғылыми басылымдарында мақала жарияланды: 1. Численный расчет гидродинамики теплоносителей с учетом зависимости вязкости от температуры//Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Серия Математика. Компьютерные науки. Механика. –2022. –Том 141,№4. –С.28-41. DOI: https://doi.org/10.32523/2616-7182/bulmathenu.2022/4.2. 2. Numerical modeling and calculation of heat transfer between heat carriers in heat exchangers//Вестник Карагандинского университета.Серия «Физика». –2023. – № 1(109). –С.59-70. DOI 10.31489/2023PH1/59-70. 3.Численное моделирование параметров теплоносителей в теплообменниках геликоидной формы//Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Серия Математика. Компьютерные науки. Механика. –2024. –Том 146,№1. –С.17-25. DOI: https://doi.org/10.32523/2616-7182/bulmathenu.2024/1.2. 4. Mathematical model and numerical calculation of the movement of oil products in helicoidal heat exchangers//Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». – 2024. № 2(114). –С.72-79. Қазақстан және шет елдердегі халықаралық конференциялық жинақтарда мақалалар жарияланды: 1.Распределение температуры теплоносителей вдоль теплообменного аппарата//Сборник материалов XVII международной научной конференции студентов и молодых ученых «ǴYLYM JÁNE BILIM-2022». –Астана,2022: стр.1603-1607. 2. Моделирование и расчет динамики жидкостей в теплообменных аппаратах//Актуальные задачи математики, механики и информатики. Материалы Международной научной конференции, посвященной 80-летию профессора Т.Г.Мустафина. –Караганда,2022: стр.238-240. 3. Численный расчет температуры нефти на выходе из теплообменника геликоидной формы//Сборник материалов XVIII международной научной конференции студентов и молодых ученых «ǴYLYM JÁNE BILIM-2023», - Астана,2023: стр.1603-1607. 4. Numerical calculation of the parameters of heat carriers in helicoid heat exchangers // VII World Congress of Turkic World Mathematicians (TWIMS Congress-2023). –Туркестан, 2023:стр.480. 5. Жылу алмастырғыштың тиімді ұзындығын түтіктен шығатын жылу тасымалдағыштың температурасы бойынша анықтау. Сборник материалов XIX международной научной конференции студентов и молодых ученых «ǴYLYM JÁNE BILIM-2024». – Астана,2024:стр.1917-1920. 6.Определение эффективной длины теплообменника по температуре теплоносителя на выходе из трубки//Математикалық және компьютерлік модельдеу кафедрасының 10 жылдығына арналған «Математика және компьютерлік ғылымдардың заманауи мәселелері» атты Халықаралық ғылыми конференция. –Астана,2024:стр.196-199. 7.Control of heat transfer characteristics in helicoidal heat exchangers with strong dependence of oil viscosity on temperature. 9th International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, CHT-24.- Istanbul, 2024:стр.94. Диссертацияның құрылымы. Диссертациялық жұмыс кіріспеден, үш бөлімнен, қорытындыдан, қолданылған әдебиеттер тізімінен және қосымшалардан тұрады. Диссертация көлемі 73 бетті құрайды, оның ішінде 39 сурет және 4 кесте. Кіріспеде жұмыстың өзектілігі, зерттеудің мақсаты мен міндеттері, негізгі теориялық және практикалық маңыздылығы, зерттеулердің жаңалығы келтірілген және бөлімдер бойынша диссертацияның мазмұны қысқаша баяндалған. Бірінші бөлім шолу бөлігі болып табылады, жылу алмастырғыштардың жіктелуі келтірілген. Әр түрлі типтегі жылу алмасу аппараттарын есептеу бойынша шетелдік ғалымдардың жұмыстарына шолу және талдау жасалады. ЖАА жылу тасымалдағыштардың гидродинамикасы мен жылу алмасуын сандық модельдеу қарастырылады. Құбыр арқылы белгілі бір мұнай өнімінің қозғалысын сипаттау үшін мұнай өнімдерінің тұтқырлығының температураға қатты тәуелділігі зерттеліп, жылу алмастырғыштың есептеу әдістемесі қарастырылады. Екінші бөлімде ANSYS Fluent бағдарламалық кешеніндегі есептеу гидродинамикасы (CFD) әдістері келтіріледі. Тура ағын түріндегі «құбырдағы құбыр» жылу алмастырғышын есептеу, сондай-ақ жылу алмастырғыштың сандық есептеу нәтижелері қарастырылады. Үшінші бөлімде геликоидты жылу алмастырғыштағы жылу алмасу процестерінің сандық модельдеуі келтіріледі. Жұмыста әртүрлі гидродинамикалық параметрлерге байланысты мұнайдың температуралық өрісін есептеу нәтижелері беріледі. Қорытынды бөлімде құбырдың тиімді ұзындығы мен ыстық жылу тасымалдағыштың құбырдан шығыс температурасының қажетті мәндері алынды. Мұнайдың айнымалы тұтқырлығы кезінде ламинарлық ағын режимінен турбулентті ағынға ауысу байқалады, ал тұрақты тұтқырлықты есептеудің аналитикалық әдісінде бұл әсер ескерілмейді. Нәтижесінде мұнай тұтқырлығының температураға тәуелділігін ескеретін есептеулермен тұтқырлығы тұрақты модельмен салыстырғанда жылу алмастырғыштың ұзындығы бойынша δ=19.3% төмендетілген мәліметтерге әкелетінін көрсетті. Геликоид тәрізді жылу алмастырғыштағы мұнай түтігінің орташа массалық шығыс температурасының мәні тегіс бетті жылу алмастырғышпен салыстырғанда қарқынды, мұнда максималды салыстырмалы ауытқу шамамен 9,5% құрайтынын көрсетті. Қосымшаларда Жылу алмастырғыштың Matlab бағдарламасында жасалған сандық есебі (тұрақты және айнымалы тұтқырлықта) мен халықаралық конференцияларда баяндалған диплом және сертификат салынды. Автор ғылыми жетекшісі физика-математика ғылымдарының докторы, профессор Н.Ж.Жәйшібековке және шетелдік консультант физика-математика ғылымдарының кандидаты, доцент А.Г. Карпенкоға алғысын білдіреді.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=XmmBdPrpb6k
