Применение методов математического моделирования тепловых процессов при разработке энергосберегающего оборудования для инкубации яиц сельскохозяйственной птицы - Ширманова, Гузяль Самигуллаевна; Неверов, Евгений Николаевич; Николаева, Елена Владимировна; Владимиров, Александр Александрович; Осинцев, Алексей Михайлович (Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2025)
Рассматривается задача повышения энергоэффективности инкубационных систем на основе применения математического моделирования тепловых процессов. Во вводной части обозначена актуальность исследований, связанная с необходимостью оптимизации конструкции бытовых и промышленных инкубаторов. Отмечается переход от электромеханических систем к цифровому управлению на базе микроконтроллеров и современных технологий, включая IoT и элементы искусственного интеллекта. Методика основана на использовании комплексной математической модели, включающей процессы конвективного теплообмена, теплопроводности и радиационного переноса. Для расчетов использованы законы термодинамики и уравнения тепломассопереноса с учетом специфики биологических объектов. Основная часть посвящена реализации численных экспериментов, позволяющих проследить динамику нагрева воздушной среды и яиц, оценить тепловые потери через ограждающие конструкции, а также влияние излучения на общий тепловой баланс. Приведены алгоритмы численного моделирования динамики нагрева, расчёта теплопотерь через стенки, теплового взаимодействия «воздух-яйца» и радиационного теплообмена. Полученные результаты показали экспоненциальный характер роста температуры воздуха при работе нагревателя мощностью 120 Вт, линейную зависимость теплопотерь от перепада температур и толщины изоляции, а также прямую зависимость температуры яиц от температуры воздуха. Отмечено, что критическими факторами энергоэффективности являются толщина стенок корпуса, площадь излучающих поверхностей и теплоемкость яиц. По результатам исследования сделан вывод о возможности оптимизации конструктивных параметров инкубатора на основе математического моделирования, что обеспечивает снижение энергопотребления и повышение стабильности температурного режима. Практическая значимость исследования заключается в применении предложенной модели при проектировании энергосберегающего оборудования для инкубации сельскохозяйственной птицы, что открывает перспективы использования результатов в агропромышленном производстве.