COMPUTER MODELING OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE SOIL AND SURFACE AIR LAYER WITH A SURFACE HEATING BY A WIDE SHELL-SLEEVE
DOI:
https://doi.org/10.31713/vt120196Keywords:
modeling, protected soil, sleeve-cover, temperature, windAbstract
Among the promising ways of using wastewater, scientists allocatethermal amelioration of soil with the help of flexible water-filledshells-sleeves. At this stage, further studies require the design of thehydrotechnical system of surface soil heating to identify the mostenergy-efficient ones, to determine the impact on their functioning ofclimatic factors and to develop a unified approach to assessing theirsocial, economic, environmental and investment significance. Aneffective tool for solving such scientific problems is mathematical andcomputer simulation - conducting numerical calculations usingmodern software systemsThe mathematical models of heat transferare the theoretical basis for substantiating the designs ofhydrotechnical systems for surface heating of the soil by sleevesshells. A mathematical model describing the processes of heattransfer is a system of equations consisting of a heat balance equationtaking into account heat conduction and a convective component, aNavier-Stokes equation, and a flow continuity equation. For practicalpurposes of engineering calculations, it is possible to justify andintroduce a number of assumptions and simplifications. Numericalcalculations establish sufficiently high heat and melioration effects insoil and air under conditions of surface heating with water-filledsleeves-shells. A computer simulation approach is proposed that can be applied to different hydrotechnical systems and to predict theirenergy efficiency in different soil and climatic conditions.References
Пінчук О. Л. Обґрунтування конструкції та параметрів гідротехнічної системи поверхневого обігріву ґрунту оболонками-рукавами при використанні скидних теплих вод : дис. ... канд. техн. наук : 06.01.02. Рівне, 2012. 255 с.
Hares M. A., Novak M. D. Simulation of surface energy balance and soil
temperature under strip tillage: I. Model description. Soil Sc. Soc. Am. J. 1992.
V. 56. P. 22–29.
Novak M. D. Analytical solution to predict the long-term surface energy balance components and temperatures of a bare soil. Water Resour. Res. 1991. V. 27. P. 2565–2576.
The model investigation of soil water content and soil water potential impact on radiation temperature of meadow plant cover / W. Massman, R. T. Walczak, H. A. Sobczuk, P. Baranowski. Physics of soil water. Lublin, 1996. P. 93–100.
Рычева Т. А. Моделирование температурного режима дерново-подзолистой почвы: определяющая роль условий на поверхности. Почвоведение. 1999. № 6. С. 697–703.
Dwyer L. M., Haynoe H. N., Culley J. L. B. Prediction of soil temperature for estimating corn emergence. Canad. J. Plant Scien. 1990. V. 6, № 3. P. 619–628.
Sikora E., Gupta S. C., Kossowski J. Soil temperature predictions from a numerical heatflow model using variable and constant thermal diffusivities. Soil & Tillage Research. 1990. V. 18, № 1. P. 27–36.
Usowicz B., Walczak R. Soil temperature prediction by numerical model. Polish Journal of Soil Science. 1995. V. XXVIII/2. P. 87–94.
Yang C. C., Prasher S. O., Mehuys G. R. An artificial neural network to estimate soil temperature. Canad. Jour. Soil Sc. 1997. V. 77, № 3. P. 421–429.
Моделювання теплових процесів в грунті при обігріві водонаповненими рукавами / В. П. Востріков, І. В. Романюк, О. Л. Пінчук, Н. В. Вострікова. Меліорація і водне господарство : міжвідомчий тематичний науковий збірник. Київ : Аграрна наука, 2008. Випуск 96. С. 244–253.
Бомба А. Я., Востріков В. П., Савюк Є. В. Моделювання процесу нагрівання родючого шару грунту паралельно розміщеними лінійними
джерелами тепла. Комунальное хазяйство городов. Сер. Технические науки : научно-технический сборник. 2009. Вып. 88. С. 160–166.
Моделювання нелінійних теплових процесів, що виникають в системах горизонтальних труб / А. Я. Бомба, В. А. Гурин, В. П. Востріков, С. С. Каштан. Вісник НУВГП. Технічні науки : зб. наук. праць. 2009. Вип. 3(47). С. 269–276.
Романюк І. В. Теплова меліорація грунту скидною теплою водою за допомогою гідротехнічної системи з теплообмінниками-рукавами (в умовах Західного Полісся України) : дис. … канд. техн. наук : 06.01.02. Рівне, 2007. 249 с.
REFERENCES:
Pinchuk O. L. Obgruntuvannia konstruktsii ta parametriv hidrotekhnichnoi
systemy poverkhnevoho obihrivu gruntu obolonkamy-rukavamy pry
vykorystanni skydnykh teplykh vod : dys. ... kand. tekhn. nauk : 06.01.02. Rivne, 2012. 255 s.
Hares M. A., Novak M. D. Simulation of surface energy balance and soil temperature under strip tillage: I. Model description. Soil Sc. Soc. Am. J. 1992. V. 56. P. 22–29.
Novak M. D. Analytical solution to predict the longterm surface energy balance components and temperatures of a bare soil. Water Resour. Res. 1991. V. 27. P. 2565–2576.
The model investigation of soil water content and soil water potential impact on radiation temperature of meadow plant cover / W. Massman, R. T. Walczak, H. A. Sobczuk, P. Baranowski. Physics of soil water. Lublin, 1996. P. 93–100.
Rуcheva T. A. Modelіrovanіe temperaturnoho rezhіma dernovo-podzolіstoi pochvу: opredeliaiushchaia rol uslovіi na poverkhnostі. Pochvovedenіe. 1999. № 6. S. 697–703.
Dwyer L. M., Haynoe H. N., Culley J. L. B. Prediction of soil temperature for estimating corn emergence. Canad. J. Plant Scien. 1990. V. 6, № 3. P. 619–628.
Sikora E., Gupta S. C., Kossowski J. Soil temperature predictions from a numerical heat-flow model using variable and constant thermal diffusivities. Soil & Tillage Research. 1990. V. 18, № 1. P. 27–36.
Usowicz B., Walczak R. Soil temperature prediction by numerical model.
Polish Journal of Soil Science. 1995. V. XXVIII/2. P. 87–94.
Yang C. C., Prasher S. O., Mehuys G. R. An artificial neural network to estimate soil temperature. Canad. Jour. Soil Sc. 1997. V. 77, № 3. P. 421–429.
Modeliuvannia teplovykh protsesiv v hrunti pry obihrivi vodonapovnenymy rukavamy / V. P. Vostrikov, I. V. Romaniuk, O. L. Pinchuk, N. V. Vostrikova. Melioratsiia i vodne hospodarstvo : mizhvidomchyi tematychnyi naukovyi zbirnyk. Kyiv : Ahrarna nauka, 2008. Vypusk 96. S. 244–253.
Bomba A. Ya., Vostrikov V. P., Saviuk Ye. V. Modeliuvannia protsesu nahrivannia rodiuchoho sharu hruntu paralelno rozmishchenymy liniinymy dzherelamy tepla. Komunalnoe khaziaistvo horodov. Ser. Tekhnіcheskіe naukі : nauchno-tekhnіcheskіi sbornіk. 2009. Vуp. 88. S.160–166.
Modeliuvannia neliniinykh teplovykh protsesiv, shcho vynykaiut v systemakh horyzontalnykh trub / A. Ya. Bomba, V. A. Huryn, V. P. Vostrikov, S. S. Kashtan. Visnyk NUVHP. Tekhnichni nauky : zb. nauk. prats. 2009. Vyp. 3(47). S. 269–276.
Romaniuk I. V. Teplova melioratsiia hruntu skydnoiu teploiu vodoiu za dopomohoiu hidrotekhnichnoi systemy z teploobminnykamyrukavamy (v umovakh Zakhidnoho Polissia Ukrainy) : dys. … kand. tekhn. nauk : 06.01.02. Rivne, 2007. 249 s.
