Моделювання та аналіз процесів в теплоенергетиці

Мета дисципліни:
придбання здобувачем вищої освіти ступеня доктора філософії теоретичних та практичних
знань у галузі математичного моделювання та аналізу процесів в теплоенергетиці.
Завдання дисципліни:

формування у здобувача вищої освіти ступеня доктора філософії знань про методи дослі-
дження теплових процесів та складання математичних моделей;

застосування технічних і програмних засобів для оптимізації існуючих та розробки нових
технологічних процесів, агрегатів, виробництв в теплоенергетиці широким застосуванням
обчислювальної техніки;
придбання навичок математичного моделювання та використання прикладних програм для
математичного моделювання та аналізу процесів в теплоенергетиці.

Основні результати навчання

- Мати передові концептуальні та методологічні знання з теплоенергетики і на межі пред-
метних галузей, а також дослідницькі навички, достатні для проведення наукових і

прикладних досліджень на рівні останніх світових досягнень з теплоенергетики, отри-
мання нових знань та/або здійснення інновацій.

- Вільно презентувати та обговорювати з фахівцями і нефахівцями результати дослі-
джень, наукові та прикладні проблеми теплоенергетики державною та іноземною мова-
ми, кваліфіковано відображати результати досліджень у наукових публікаціях у провід-
них міжнародних наукових виданнях.

- Формулювати і перевіряти гіпотези; використовувати для обґрунтування

висновків належні докази, зокрема, результати теоретичного аналізу, експериментальних

досліджень (опитувань, спостережень, тощо) і математичного та/або комп’ютерного моде-
лювання, наявні літературні дані.

- Розробляти та досліджувати концептуальні, математичні і комп’ютерні моделі процесів

і систем, ефективно використовувати їх для отримання нових знань та/або створення іннова-
ційних продуктів у теплоенергетиці та дотичних міждисциплінарних напрямах.

- Планувати і виконувати експериментальні та/або теоретичні дослідження з теплоенер-
гетики та дотичних міждисциплінарних напрямів з використанням сучасних інструмен-
тів, критично аналізувати результати власних досліджень і результати інших дослідни-
ків у контексті усього

комплексу сучасних знань щодо досліджуваної проблеми.
- Розробляти та реалізовувати наукові та/або інноваційні інженерні проекти, які дають
можливість переосмислити наявне та створити нове цілісне знання та/або професійну

практику і розв’язувати значущі наукові та технологічні проблеми теплоенергетики з до-
триманням норм академічної етики і врахуванням соціальних, економічних, екологічних та

правових аспектів.

- Застосовувати сучасні інструменти і технології пошуку, оброблення та аналізу інфор-
мації, зокрема, статистичні методи аналізу даних великого обсягу та/або складної структу-
ри, спеціалізовані бази даних та інформаційні системи.

- Вміти організовувати проектування, розробляти архітектуру, методи та технології функці-
онування теплоенергетичних систем на базі енергозберігаючих технологій.

- Вміти визначати перспективи, прогнозувати та планувати цілі і задачі використання
об’єктів предметної області у короткостроковій та довгостроковій перспективі.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

Л – лекційні заняття; ПЗ – практичні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої осві-
ти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.

Тематика та види навчальних занять
1 тиждень
Л1. Модель та її види. Призначення і функції моделей. Cтруктура процесу моделювання.
ПЗ1. Визначення крайових умов у задачах теплопровідності.
СРС. К.
2 тиждень
Л2. Способи опису математичних моделей. Етапи математичного моделювання.
СРС. К.
3 тиждень

Л3. Диференційні рівняння теплопровідності, руху, нерозривності, енергії, фізичне визна-
чення складових рівняння.

ПЗ2. Визначення коефіцієнтів рівняння регресії.
СРС. К.

4 тиждень
Л4. Крайові умови, види умов однозначності. Граничні умови 1-го, 2-го, 3-го і 4-го родів.
СРС. К.
5 тиждень
Л5. Моделювання процесів теплопровідності методом кінцевих різниць. Кінцево-різницеві

апроксимації лінійного нестаціонарного одновимірного рівняння теплопровідності, їхні вла-
стивості.

ПЗ3. Відсіч грубих похибок за критеріями Смирнова та Діксона.
СРС. К.
6 тиждень

Л6. Метод контрольного об’єму при моделюванні нагріву двошарового стрижня при межо-
вих умовах 3-го роду.

СРС. К.
7 тиждень
Л7. Сутність планування експерименту і його задачі. Фактори і параметри оптимізації..
ПЗ4. Лінійна апроксимація трьохрівневого двофакторного експерименту.
СРС. К.
8 тиждень

Л8. Визначення функції відклику, рівні факторного простору. Повний факторний експери-
мент (ПФЕ), його етапи.

МКР1. СРС. К.
9 тиждень
Л9. Засоби побудови матриці планування ПФЕ. Проведення ПФЕ.
ПЗ5. Дослідження процесу стаціонарної теплопровідності для плоскої пластини.
СРС. К.
10 тиждень
Л10. Виключення грубих помилок при вимірюванні результатів експериментів.
СРС. К.
11 тиждень
Л11. Статистична обробка результатів експериментів.
ПЗ6. Перевірка значності коефіцієнтів рівняння регресії.
СРС. К.
12 тиждень
Л12. Математичне моделювання теплових процесів у вигляді рівняння
регресії.
СРС. К.

13 тиждень
Л13. Теорія оптимізації. Загальна схема розв’язання задач. Оптимізація
однофакторних об’єктів.
ПЗ7. Рішення стаціонарної задачі нагріву стержня методом контрольного об’єму.
СРС. К.
14 тиждень

Л14. Оптимізація багатофакторних об’єктів. Метод покоординатного спуску. Метод випад-
кового пошуку. Метод градієнту. Методу крутого сходження. Метод найскорішого спуску.

СРС. К.
15 тиждень

Л15. Сутність фізичного моделювання. Фізичне значення чисел Біо, Фур’є, Архімеда, Нуссе-
льта, Рейнольдса, Маха.

ПЗ8. Методи переходу від ПФЕ до ДФЕ при плануванні експерименту.
МКР2. СРС. К.
Індивідуальна робота: відсутня.
Самостійна робота

Самостійна робота складає 74 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних ро-
біт:

1) підготовка до лекційних занять – 31 години;
2) підготовка до практичних занять та до виконання індивідуальних контрольних завдань –
разом 43 годин;
Процедура оцінювання

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є нако-
пичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семест-
ру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи.

Модульні контрольні роботи No 1 та No 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота
складається з теоретичної частини (4 запитання) та практичної частини (1 задача). Відповідь

на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 5 балами (4 питання = 20 балів). Прави-
льне розв’язання задачі оцінюється в 10 балів.

Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
Накопичувана частина дисципліни складається з виконання практичних занять. Кількість
виконаних занять у семестрі – 8.
Семестровий модуль No 1
ПЗ1 – 1 тиждень – 5 бали
ПЗ2 – 3 тиждень – 5 бали
ПЗ3 – 5 тиждень – 5 бали

ПЗ4 – 7 тиждень – 5 бали
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень).
Перескладання можливе протягом 9-10 тижня за розкладом консультацій.
Семестровий модуль No2
ПЗ5 – 9 тиждень – 5 бали
ПЗ6 – 11 тиждень – 5 бали
ПЗ7 – 13 тиждень – 5 бали
ПЗ8 – 15 тиждень – 5 бали
МК2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).

Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 ба-
лів.

Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен, білет до якого складається з теорети-
чної частини (3 запитання) та практичної частини (1 задача). Максимальна оцінка за прави-
льні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів.

Умови допуску до підсумкового контролю
До іспиту допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів
навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.
Іспит відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.

Складання/перескладання іспитів організується за встановленим відділом аспірантури розк-
ладом.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідніс-
тю, з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної роботи питань, відвідувати

консультації викладача.
Дотримуватись принципів академічної доброчесності.
Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на іспиті або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
Складання/перескладання іспитів – за встановленим відділом аспірантури розкладом.
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.