G‘ovak jismlarni saqlashda issiqlik va namlik ko‘chish jarayonlarini bashoratlash uchun matematik model va sonli algoritmlar

Kirish. Hozirgi kunda don mahsulotlarni saqlashdagi issiqlik almashinuvi jarayonlarini turli sharoitlar uchun oʻrganish imkonini beruvchi qator matematik modellar, hisoblash algoritmlari va dasturiy majmualar yaratilgan. Shunga qaramasdan, don mahsulotlardagi issiqlik almashinuvi jarayonlariga taʼsir etuvchi ichki issiqlik ajralib chiqishi, tashqi muhit haroratining oʻzgarishi hamda quyosh radiatsiyasi singari tabiiy omillarning taʼsirini tadqiq etish, baholash va tahlil qilish imkonini beruvchi matematik hamda kompyuter modellarini yaratish muammolari yetarli darajada oʻrganilmagan. Don mahsulotlarini tabiiy holatda quritish, saqlash va qayta ishlashning texnologik jarayonlarini modellashtirish masalalari bilan A.Z. Mamatov, A.P. Parpiyev, B.M. Mardonov, A.K. Usmonqulov, E. Zikriyayev, A.X. Ataullayev va boshqalar shugʻullanganlar. Quritish jarayonini modellashtirish ushbu mexanizmni chuqur tushunish, suyuqlik dinamikasini, shuningdek, issiqlik va massa oʻtkazuvchanligini aniqlash va bashorat qilish uchun muhim vosita hisoblanadi. Mazkur maqolada [1], quritish texnologiyalari uchun hozirgi modellashtirish usullarini oʻrganib, texnologiyaning rivojlanishida hal qilinishi kerak boʻlgan “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №2/2025 162 Информатика ва ахборот –коммуникацион тизимлар muammolarni koʻrib chiqadi va yanada innovatsion va barqaror quritish texnologiyalarini yaratish uchun yangi yondashuvlar taklif etilgan. Don oqsillari biologik faol birikmalarni qamrab olgan holda yupqa qatlamlar hosil qilish xususiyatiga ega, bu esa oziq-ovqat mahsulotlarining ozuqaviy qiymatini oshirib, ularning saqlash muddatini uzaytirishga yordam beradi. Bugungi kunda ekologik toza oqsil manbalariga boʻlgan global talab tobora ortib borayotgan bir paytda, don oqsillari ushbu talabni qondirish uchun muhim va istiqbolli mahsulot sifatida koʻrilmoqda. Tadqiqotda keltirilganidek [2], don oqsillarining molekulyar xususiyatlari va texnologik imkoniyatlari boʻyicha olib borilayotgan keyingi izlanishlar ovqatlanish sifatini yaxshilash va atrof-muhitni muhofaza qilish bilan bogʻliq muammolarni hal qilishda yangi istiqbollarni ochib beradi. Mazkur maqola [3] don ekinlaridagi asosiy uchuvchi birikmalar va ularning hosil boʻlish mexanizmlarini, shuningdek, anʼanaviy va zamonaviy tahlil strategiyalari keng qamrovda oʻrganilgan. Maqolada ushbu birikmalarni tartibga solish choralariga ham alohida eʼtibor qaratilgan, bu esa don mahsulotlarining sifatini oshirish va ularning xavfsizligini taʼminlashda muhim ahamiyat kasb etadi. Don mahsulotlari ochlikka qarshi global kurashda asosiy rol oʻynab kelmoqda. Gʻalla yetishtirish hajmining oʻsishiga asosiy turtki sifatida noorganik azotdan foydalanishning ortishi koʻrsatildi. Ammo azotni samarasiz ishlatish va ortiqcha azotning atrof-muhit, tuproq va inson salomatligiga salbiy taʼsiri muammolarni keltirib chiqarmoqda. Shu sababli, azotdan foydalanish samaradorligini oshirish uchun boshqarish strategiyalari va genetik manipulyatsiya zarurati tugʻildi. Atrof-muhitga xavf tugʻdiruvchi azot oqimi, denitrifikatsiya va boshqa azot yoʻqotishlari bu masalada alohida eʼtiborga sazovor. Tadqiqotda [4] azotning oʻsimliklardagi oʻrni, uning soʻrilishi va tashuvchilari keng yoritilgan boʻlib, ushbu jihatlar global oziq-ovqat xavfsizligini taʼminlashda muhim ahamiyatga ega. Masshtablash usullaridan foydalanish, makro va mikro ishlab chiqarishni tavsiflash imkonini beruvchi koʻp oʻlchovli modellashtirish usuli koʻplab sohalarda keng qoʻllanilmoqda. Ushbu usul oziq-ovqat mahsulotlarini fazoviy yoki vaqtinchalik miqyosda issiqlik bilan ishlov berish jarayonidagi iyerarxik oʻzgarishlarni oʻrganish uchun juda samaralidir. Tadqiqotda [5] olimlar uzatish jarayonlari bilan bogʻliq koʻp oʻlchovli hodisalarni umumlashtirib, anʼanaviy modellashtirishga nisbatan koʻp oʻlchovli modellashtirishning afzalliklarini, jumladan, oʻzgaruvchan jismoniy xususiyatlarni va real omillarni hisobga olishni taklif qiladilar. Shuningdek, maqolada koʻp oʻlchovli modellashtirish uchun zarur boʻlgan masshtablar va tuzilgan hisoblarni birlashtirish usullari batafsil bayon etilgan. Bundan tashqari, koʻp oʻlchovli modellarni rivojlantirishdagi muammolar va istiqbollar ham muhokama qilingan. Don, moyli va dukkakli ekinlar odamlar va uy hayvonlari uchun kundalik ratsionning muhim qismini tashkil etadi hamda ishlab chiqaruvchilar va don sanoati uchun katta iqtisodiy ahamiyatga ega. Biroq, donning yoʻqolishi, yaʼni saqlash vaqtida notoʻgʻri ishlov berishdan kelib chiqadigan sifat va miqdor muammolari tez-tez uchrab turadi. Donni saqlash jarayoni biotik va abiotik omillar oʻrtasidagi bir nechta oʻzaro taʼsirlarni oʻz ichiga oladi, bu esa uni qiyinlashtiradi. Yillar davomida matematik modellashtirish saqlash sharoitlarini real vaqtda baholash, bashorat qilish va simulyatsiya qilishda muhim rol oʻynaydi. Ushbu maqolada [6] tadqiqotchilar don saqlash muammolarini hal qilishda qoʻllaniladigan modellashtirish yondashuvlariga keng qamrovli sharh taqdim etadilar. Ular analitik va raqamli yondashuvlar yordamida matematik muammolarni hal qilishning turli usullarini tavsiflaydilar. Don oqsil, kaltsiy, fosfor va oltingugurtning asosiy manbai boʻlib, soʻnggi yillarda talab ortib borayotgan bioetanol ishlab chiqarish mahsulotlarining muhim qoʻshimchasidir. Don ishlab chiqarish jarayonida energiya sarfini kamaytirish va gʻalla energiyasini qayta tiklash bioetanolning barqaror ishlab chiqarilishi uchun juda muhimdir. Ushbu maqola [7] birinchi boʻlib bir nechta chastotali, multimodli va modulyatsiyali yangi ultratovushli toʻgʻridan-toʻgʻri aloqa quritgichini ishlab chiqilgan. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №2/2025 163 Информатика и информационно-коммуникационные системы Oʻrim-yigʻimdan keyin oziq-ovqat donlarini saqlash jarayonidagi oʻzgarishlarni oʻrganish uchun sinxrotron rentgenografiyasi va spektroskopiya usullari qoʻllanilgan. Gʻarbiy bugʻdoyning uchta navini besh hafta davomida 17% namlikda saqlangan. Nazorat qilinadigan va quruq saqlanadigan, namlangan urugʻlar biokimyoviy oʻzgarishlar va ozuqaviy xususiyatlar uchun sinxrotron hajmli floresan rentgen spektroskopiyasi va Kanada yorugʻlik manbasida oʻrta infraqizil spektroskopiya yordamida tahlil qilindi. Tadqiqot natijalarida [8], qattiq bugʻdoyning barcha navlari hafta oxiriga kelib yomonlashishini va bu navlarning ozuqaviy tarkibining boshqa navlarga qaraganda tezroq buzilishini koʻrsatadi, biokimyoviy oʻzgarishlarga turli reaksiyalar taʼsir koʻrsatmoqda . Tadqiqotda [9], toʻyingan suv bugʻining koʻchishi qatlamlarning qalinligi kritik qiymatdan oshganda konveksiya ustunligidan diffuziyaga oʻzgarishi aniqlandi. Eksperimental maʼlumotlarga asoslanib, namlik oʻz ichiga olgan qatlamli gʻovakli materiallarni yupqa qatlamli va qalin qatlamli quritish uchun yangi yarim nazariy quritish modeli taklif qilingan va u 0,92 dan katta aniqlash koeffitsiyenti bilan tajribada tekshirildi. Oziq-ovqat mahsulotlarini quritish jarayoni raqamli tahlil orqali, hisoblash suyuqliklari dinamikasi (CFD) yordamida chuqur oʻrganilgan. Tadqiqot natijalari [10] shuni koʻrsatadiki, TES birliklari oʻrnatilgan qanotlari bilan ISD da oziq-ovqat mahsulotlarining namlikni yoʻqotish kinetikasida koʻtarilgan issiqlik va ishlash parametrlarining yaxshilanishi kuzatilgan. Shuningdek, toʻlov muddati qurilmalarning ishlash muddatidan nisbatan qisqaroq ekanligi aniqlangan. Shu sababli, ushbu turdagi ISD oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash sanoati va fermerlar uchun tavsiya etiladi. CFD texnikasi esa oziq-ovqat quritish tadqiqotida yangi ishlanmaning samaradorligini baholash uchun muhim vosita sifatida xizmat qiladi Ushbu maqolada [11], konvektiv issiqlik va massa oʻtkazuvchanligining taʼsiri, suvning bugʻlanish tezligi va haqiqiy haroratli kirish sharoitlarida hajmli isitish manbasining ahamiyati tahlil etiladi. Hozirda mavjud ishlarga qaramasdan, sublimatsiya jarayonini birgalikda hisobga oladigan matematik modellashtirishga ehtiyoj mavjud. Maqolada yarim gʻovakli muhitda sublimatsiyani tavsiflovchi issiqlik va massa uzatish muammolari keltiriladi. Matematik model quritilgan va muzlatilgan hududlarda konvektiv issiqlik/massa uzatish va hajmli issiqlik manbasini hisobga oladi. Muz kristallarining massa oʻtkazishi natijasida yuzaga keladigan konveksiyaning taʼsiri ham oʻrganiladi. Ushbu tadqiqotda [12], saqlangan don ekotizimida sifat belgilarining oʻzgarishining asosiy sabablarini aniqlash uchun koʻp oʻlchovli laboratoriya sinovi oʻtkazilgan. Sinov davomida bugʻdoyning uch xil navini 22–23 °C haroratda, ikki xil nisbiy namlikda va Sitophilus oryzae zararlangan yoki zararlanmangan holda 160 kun davomida saqlash sharoitlari oʻrganilgan: ▪ Saqlash muddati, namlik darajasi, yashirin hasharotlar infestatsiyasining zichligi va qoʻziqorin bilan ifloslanish darajasi sifat oʻzgarishlariga asosiy taʼsir koʻrsatadigan omillar sifatida aniqlangan. ▪ Hasharotlar populyatsiyasining oʻsish surʼati navlar orasida sezilarli farq qilishi aniqlangan. ▪ Uchta nav oʻrtasida kuzatilgan sifat yomonlashuvi ularning qattiqligi bilan bogʻliq emas, balki don va nisbiy namlik oʻrtasidagi munosabatlarga bogʻliq. Ishda don sifatini saqlash sharoitlarini yaxshilash va biotik buzilish omillarini boshqarish uchun muhim maʼlumotlarni taqdim etilgan. Tadqiqotda [13], silindrsimon saqlash idishida bugʻdoyning harorat taqsimotini bashorat qilish uchun chiziqli boʻlmagan issiqlik uzatishning ikki oʻlchovli chekli element modeli ishlab chiqilgan. Modelda ichki issiqlik ishlab chiqarish uchun elektr isitgich, idishning markazida joylashgan. Ushbu tadqiqot ishida, saqlash idishlarining harorat taqsimotini boshqarish va saqlash jarayonlarini optimallashtirish uchun yangi nazariy asoslar va amaliy yondashuvlarni taqdim etilgan. Quritilgan oziq-ovqatlar uzoq muddat saqlanadi, chunki namlik juda past boʻladi va organizmlarning oʻsishini buzadi. Quyoshdan quritish mashhur usul boʻlsada, koʻplab qishloq “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №2/2025 164 Информатика ва ахборот –коммуникацион тизимлар joylarida buning uchun mos iqlim mavjud emas. Shuning uchun boshqa texnologiyalar bilan ishlaydigan quritgichni ishlab chiqish muhimdir. Ushbu maqola [14] qishloq joylarida qishloq xoʻjaligi hosilini quritish uchun ishlatilishi mumkin boʻlgan biomassa asosidagi quritgichni loyihalash va ishlab chiqarishni taqdim etadi. Gazlashtiruvchida ishlatiladigan biomassa arzon va mahalliy darajada mavjud. Quritgich Tapiokani quritish va butun quritish jarayonida muntazam vaqt oraligʻida quritgichning samaradorligini tekshirish uchun moʻljallangan. Quritish ishlab chiqaruvchi gazning doimiy massa oqimida 60-70 ° C harorat chegaralari orasida amalga oshirildi. Tapiokaning oxirgi namligi 5% dan 12% gacha qayd etilgan. Biomassa asosidagi quritgich ochiq quyoshda quritish bilan solishtirganda quritish vaqtini 50% ga qisqartiradi. Tajribadan maʼlum boʻlishicha, biomassaga asoslangan quritgich anʼanaviy ochiq quyoshda quritishdan koʻra samaraliroq. Yuqarida keltirilgan adabiyotlar tahlili asosida maqolaning asosiy maqsadi matematik vositalardan (model, sonli algoritm, dasturiy taʼminot) foydalanishdir. Bu maqsad don va dukkakli ekinlarni saqlash jarayonida issiqlik uzatish va namlik yoʻqotish jarayonlarini monitoring qilish va bashorat qilish uchun matematik modelni ishlab chiqishdan iborat boʻlib, unda saqlash sharoitlarining omillari hisobga olinadi. Yechiladigan muammo va masalaning qo‘yilishi. Ochiq joylarda saqlanadigan don mahsulotlari toʻrtburchaklar parallelepiped shakliga ega boʻlib, uning pastki chegarasi issiqlik izolyatsiyalangan, yuqori chegarasi esa atrof-muhit bilan aloqa qiladi. Quritilgan don mahsulotlari eksponensial bogʻliqlik shaklida massaning tirik hujayralarida biologik va kimyoviy oʻzgarishlar tufayli oʻzlarining issiqlik chiqishi bilan tavsiflanadi. Ushbu omilni hisobga olgan holda, biz massaning issiqlik holatining dinamikasini termal diffuziya tenglamasi bilan tavsiflaymiz [14]: 2 2 2 , , , T T T T a f x y z t t x y z       = + + +         , (1) bu yerda T – t vaqt va fazoda massa haroratining oʻzgarishi; a =λ/ρc – massaning issiqlik tarqalish koeffitsienti (м2/с); λ – massa issiqlik oʻtkazuvchanlik koeffitsienti hisoblanadi; ρ – gʻovak jism zichligi кг/м3; с – solishtirma issiqlik sigʻimi; f(x,y,z,t) = е–αt massaning ichki issiqlik ajralib chiqishi intensivligi ( Kc–1), vaqt oʻtishi bilan kamayib boradi, b= q0/c – mahsulotning namligiga bevosita bog'liq boʻlgan issiqlik ajralib chiqish koeffitsienti; α – empirik parametr. Parallelepiped dekart koordinatalar sistemasining birinchi oktantida joylashgan boʻlib, uning koordinatalari boʻyicha oʻlchamlari lx, ly, lz ga teng. (1) tenglama uchun boshlangʻich 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 0 , , ,0 , , T x y z T x y z = , (2) va toʻgʻri burchakli parallelepiped uchun chegaraviy shartlar:  = − −  , (3) T T t T y z t x   ( ) ( ) ( ) 0 0, , , oc x =  = − −  , (4) T T t T l y z t x   ( ) ( ) ( ) , , , oc x x l = x  = − −  , (5) T T t T x t y   ( ) ( ) ( ) 0 ,0,z, oc y = “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №2/2025 165 Информатика и информационно-коммуникационные системы  = − −  ( ) ( ) ( ) , ,z, T T t T x l t y   oc y y l = , (6) y  =  , (7) T z = 0 0 z  = − −  , (8) Bu yerda β – massa va atrof muhit temperaturasi oʻrtasidagi issiqlik ajralib chiqishi koeffitsienti; Toc(t) – boʻlgan atrof muhit harorati. Shunday qilib, ushbu maqolada quyosh energiyasi ta’sirida yuzaga keladigan ichki issiqlik chiqishi va tashqi harorat ta’sirida don mahsulotlarni saqlash va quritish jarayonida issiqlik uzatish jarayonining matematik modeli tuzilgan. Yuqoridagi matematik model don mahsulotlari va xomashyolarini saqlash va qayta ishlashning dolzarb muammosi bo‘lgan g‘ovakli jismlarda issiqlik va namlik o‘tkazish muammolarini o‘rganish, bashorat qilish va boshqaruv qarorlarini qabul qilish uchun qo‘llaniladi. Eksperiment va olingan natijalarning tahlili. Tadqiqot jarayonida g‘ovak jismlar saqlash sharoitidagi issiqlik va namlik ko‘chish jarayonlarini modellashtirish uchun yaratilgan dasturiy ta’minot qo‘llanildi. Ushbu dasturiy ta’minot matematik model va sonli algoritmlar asosida ishlab chiqilgan bo‘lib, u harorat va namlikning vaqt va fazoda qanday o‘zgarishini aniq hisoblash imkonini beradi. Eksperimental o‘lchovlar orqali dasturiy ta’minotning aniqligi va ishonchliligi sinovdan o‘tkazildi. Dastlabki ma’lumotlar sifatida don mahsulotlarining boshlang‘ich harorat va namlik miqdori kiritilib, ularning vaqt o‘tishi bilan qanday o‘zgarishi modellashtirildi. Dastur har bir vaqt oralig‘ida harorat va namlik taqsimotini vizual tarzda aks ettirib berdi, bu esa olingan natijalarning aniq tahlil qilinishiga imkon yaratdi. Yuqoridagi matematik modellardan foydalanib, mualliflar massa issiqlik holatining dinamikasini aks ettiruvchi dastur ishlab chiqdilar va natijalar 1-2-3-rasmlarda keltirilgan. T T t T x y l t z   ( ) ( ) ( ) , , , oc z z l = z 1-rasm. Vaqt davomida issiqlik va namlik koʻchish jarayoni. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №2/2025 166 Информатика ва ахборот –коммуникацион тизимлар 2-rasm. Vaqt davomida issiqlik oʻzgarishi 3-rasm. Vaqt davomida issiqlik oʻzgarishi (3D koʻrinishi) ( ) 0 0 20 , , , ,0 40 . a T C T x y z C = ( ) 0 0 20 , , , ,0 40 . a T C T x y z C = = Natijalar shuni ko‘rsatdiki, dasturiy ta’minot yordamida bashorat qilingan harorat va namlik qiymatlari eksperimentda kuzatilgan real natijalarga yaqin kelmoqda. Bu esa ishlab chiqilgan matematik model va algoritmlarning g‘ovak jismlarning issiqlik va namlik ko‘chishini aniqlik bilan tahlil qilishda va saqlash sharoitlarini optimallashtirishda samaradorligini tasdiqlaydi. Xulosa. Olingan natijalar asosida saqlash sharoitlarida harorat va namlik o‘zgarishlari modellashtirish orqali oldindan aniqlanishi mumkin, bu esa saqlash sifatini ta’minlash imkoniyatini beradi. Ushbu maqolada donlarni saqlash jarayonida quyosh nuri, ichki issiqlik o‘tkazilishi va atrof-muhit harorati ta’sirida harorat o‘zgarishlarini modellash uchun matematik model ishlab chiqilgan va uning raqamli yechimi taqdim etilgan. Raqamli yechim, chegaraviy shartlarni fazoviy va vaqt o‘zgaruvchilarini ikkilamchi aniqlik bilan yaqinlashtiruvchi cheklangan farq usuli asosida amalga oshiriladi, bu esa mutlaqo barqarorlikni ta’minlaydi. Mualliflar, don mahsulotlarini yuqori sifatli saqlash jarayonida issiqlik va namlik o‘tkazish jarayonlarini kuzatish va prognozlashning asosiy jihatlarini ko‘rib chiqdilar hamda ularning don sanoati uchun ahamiyatini aytib o‘tildi. Olingan natijalar (1-2-3-rasmlarda) shuni ko‘rsatadiki, atrof-muhit bilan harorat almashinuvi va undagi namlikning roli kichik miqdordagi bug‘doyni saqlashda juda muhimdir. Katta miqdordagi bug‘doy yuqori namlikda saqlanganida, ichki issiqlik va namlik seziladi, bu esa ichki issiqlik va namlikning o‘zgarishiga olib keladi. Dasturiy ta’minot yordamida real vaqt rejimida tahlil o‘tkazish va saqlash sharoitlarini boshqarishning optimal usullarini ishlab chiqish imkoniyati mavjud. Eksperimentlar davomida dasturiy ta’minot aniqligi tasdiqlangan va u ko‘plab g‘ovak jismlar, xususan, don mahsulotlarini saqlash sharoitida qo‘llash uchun mos ekanligi aniqlangan