Математичне моделювання вологоперенесення під час сушіння деревини для двовимірного випадку

Анотація

Математичне моделювання вологоперенесення в пиломатеріалах під час сушіння є актуальним і складним завданням, яке має велике практичне значення в деревообробній галузі. Вологоперенесення є основним фізичним процесом під час сушіння, від нього залежить якість та ефективність оброблення пиломатеріалів для їх подальшого використання в різних сферах. Удосконалення цього процесу може сприяти зменшенню витрат та підвищенню якості остаточного продукту. Проте прогнозування вологовіддачі в пиломатеріалах за різних умов і параметрів є складним завданням через вплив низки фізичних і механічних чинників. У цій роботі розроблено та застосовано математичні моделі для аналізу та моделювання процесу вологоперенесення в пиломатеріалах під час сушіння. Особливу увагу приділено використанню методів скінченних елементів і клітинних автоматів для моделювання цього процесу в двовимірному випадку. Використано метод клітинних автоматів як потенційно ефективний інструмент для моделювання динаміки вологи в пиломатеріалах під час сушіння. Основна ідея цього методу полягає в тому, що пиломатеріал поділяють на маленькі осередки, тобто клітини, і для кожної з них визначають її фізичні властивості та стан. Потім імітують передачу вологи між цими клітинами залежно від їхнього стану та навколишніх умов. Цей підхід дає змогу дещо детальніше проаналізувати процес вологоперенесення та враховувати вплив різних чинників, таких як температура, вологість повітря, геометрія пиломатеріалу та її фізичні властивості на кожну клітину окремо. За отриманими результатами дослідження з'ясовано, що метод клітинних автоматів є ефективним інструментом для моделювання динаміки вологоперенесення в пиломатеріалах під час сушіння. Порівнюючи метод клітинних автоматів з методом скінченних елементів встановлено, що клітинні автомати дають змогу отримувати результати швидше та з меншими обчислювальними витратами. Це робить їх привабливим вибором для моделювання складних процесів, таких як сушіння пиломатеріалів, а також дає перспективи для подальших досліджень та інновацій у цій сфері людської діяльності.