ТАМАҚ ӨНЕРКӘСІБІНДЕ ЦИФРЛЫҚ ЕГІЗДЕРДІ ҚҰРУ ҮШІН MATLAB PDE TOOLBOX КӨМЕГІМЕН ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ПРОЦЕСТЕРДІ МОДЕЛЬДЕУ

Мақалада MATLAB PDE Toolbox көмегімен тамақ өнеркәсібінің өндіріс жүйелеріндегі термодинамикалық процестерді модельдеу тәсілі қарастырылады. Зерттеудің негізгі мақсаты – жылу процестерін имитациялауға және өндірістік операцияларды оңтайландыруға мүмкіндік беретін цифрлық егіздерді құру. Зерттеу барысында модельдеудің дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ететін Нейман және Дирихле шекаралық шарттарын ескере отырып, жылу өткізгіштік теңдеулерін қолдануға баса назар аударылады. 2D кеңістігіндегі температура өрістерінің динамикалық өзгерістерін көрсететін есептеу эксперименттерінің нәтижелері берілген. Температураның таралуына жылу өткізгіштік, тығыздық және меншікті жылу сыйымдылығы сияқты физикалық параметрлердің әсеріне басты назар аударылады. Алынған мәліметтерді тамақ өнеркәсібіндегі өндірістік процестердің энергия тиімділігі мен сапасын арттыру үшін пайдалануға болады.
Зерттеу нәтижесінде MATLAB PDE Toolbox жүйесінде температуралық өрістерді сипаттайтын модель әзірленді. Әзірленген модель цифрлық егіздер саласындағы әрі қарай зерттеулерге және SIEMENS NX сияқты өнеркәсіптік модельдеу құралдарымен, сондай-ақ PML платформаларымен интеграциялау үшін негіз болады. Осы зерттеу барысында модельдің оңтайлы параметрлерін анықтау үшін әртүрлі жылу беру коэффициенттері мен шекаралық шарттар сыналған. Мақаланың соңында ұсынылған соңғы нәтиже термодинамикалық процестердің біркелкі және дұрыс таралуын көрсетеді, ұсынылған тәсілдің тиімділігін растайды. Болашақта бұл тәсілді термиялық процестерді талдауға ғана емес, сонымен қатар технологиялық процестердің бейімділігі мен тиімділігін арттыра отырып, термиялық өңдеуді басқарудың интеллектуалды жүйелерін дамытуға мүмкіндік беретін күрделі виртуалды өндіріс жүйелерін құру үшін пайдалануға болады.

1. Digital twins of food process operations: the next step for food process models? / P. Verboven et al // Current Opinion in Food Science. – 2020. – Vol. 35. – P. 79-87.

2. Huang Y. Implementation of Digital Twins in the Food Supply Chain / Y. Huang, Dr A. Ghadge, N. M. Yates // A Review and Conceptual Framework. International Journal of Production Research. – 2023. – 28 p. https://doi.org/10.1080/00207543.2024.2305804.

3. Тукембаева Г.Ч. Моделирование уравнений термодинамики динамическими системами / Г.Ч. Тукембаева, Б.К. Темиров // Проблемы автоматики и управления. – 2023. – № 2. – С. 109-115.

4. Сидельникова Н.А. Дифференциальные уравнения в частных производных первого порядка: учебное пособие / Н.А. Сидельникова; Башкирский государственный университет. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2020.

5. Неробеев А.Д. Методы решения уравнений теплопроводности / А.Д. Неробеев, О.Д. Дячкин // Технологии физики, автоматизации и информатики. Актуальные исследования в современной науке. – 2020. – С. 50-51.

6. Мухидова Г.Э. Применение метода конечных элементов к одной задаче теплопередачи / Г.Э. Мухидова // International Сonference on Learning and Teaching. – 2022. – Т. 1, № 7. – С. 388-390.

7. Das S. An Introduction to Finite Element Analysis Using Matlab Tools. – Springer, 2023.

8. Arendt W. Dirichlet and Neumann boundary conditions: What is in between? / W. Arendt, M. Warma // Nonlinear Evolution Equations and Related Topics: Dedicated to Philippe Bénilan. – 2004. – Р. 119-135.

9. Dehghan M. Parameter determination in a partial differential equation from the overspecified data / M. Dehghan // Mathematical and computer modelling. – 2005. – Т. 41, № 2-3. – Р. 196-213.

10. Cess R.D. The interaction of thermal radiation with conduction and convection heat transfer / R.D. Cess // Advances in heat transfer. – Elsevier, 1964. – Т. 1. – Р. 1-50.

11. Digital twin in a manufacturing integrated system: Siemens TIA and PLM case study / D.A. Guerra-Zubiaga et al // ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. – American Society of Mechanical Engineers, 2019. – Т. 59384. – Р. V02BT02A008.