Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ ВЕТРОВЫМИ ПОТОКАМИ ТЕХНОГЕННЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ

Сидоров А.М.
Автоматизированный мониторинг и контроль экологической обстановки атмосферы вблизи химических и промышленных предприятий могут быть решены только с применением эколого - экономического анализа, который строится на методах математического моделирования.

Моделирование экологической обстановки вблизи промышленных и химических предприятий в настоящее время производится с применением полуэмпирических коэффициентов и зависимостей. Для наиболее точного нормирования газовых выбросов предприятий и прогнозирования состояния атмосферы близлежащих жилых районов необходимо в стандартных моделях учитывать гидродинамические эмиссии газовых выбросов.

Моделирование трехмерных турбулентных течений вокруг техногенных препятствий разного рода рассмотрено в основной части работы, как со стороны создания математической модели, так и в виде принципов реализации ее с использованием ЭВМ. Параметрами регулирования в модели служат максимальные концентрации загрязнения на элементах застройки и размеры застойных зон.

Моделирование гидродинамики обтекания ветровыми потоками зданий и сооружений не может быть решено в рамках приближения пограничного слоя, так как при обтекании имеет место слияние вязкого и невязкого потоков, образование циркуляций и отрыв потока. Поэтому математическая модель гидродинамической эмиссии газовых поток строится на полной системе уравнений Навье-Стокса для несжимаемой жидкости. Для турбулентных течений эти уравнения осредняются по Рейнольдсу, но при этом в рамках гипотезы Буссинеска уравнения Рейнольдса эквивалентны уравнениям Навье-Стокса, в которых вместо коэффициента вязкости используется коэффициент турбулентной вязкости. Данная модель не учитывает влияние силы Кориолиса и тепловое возмущение ветровых потоков.

Численное решение системы уравнений несжимаемой жидкости проходит с использованием сеточного метода MAC. Этот метод использует разнесенную сетку, которая центрирует конечно-разностные представления градиентов давления и тем самым стабилизирует вычислительную схему.

Также особо важную роль играет правильная постановка граничных условий, при неправильном учете которых в вычислительном процессе возникают возмущения. При правильном конструировании граничных условий и вычислительных алгоритмов итерационный процесс сходится достаточно быстро. Для задания граничных условий для уравнения давления используются нулевые условия Неймана на верхней и выходной границах. На входной границе задается граничное значение давления. На нижней границе и стенках препятствия задается градиент давления.

В работе проводится сравнение результатов моделирования атмосферного переноса шлейфа газовых выбросов химического предприятия с учетом влияния процессов обтекания ветровыми потоками единичного препятствия при использовании гидродинамической модели течений Рейнольдса и потенциальных течений. Величина рассогласования для рассмотренных условий является достаточно малой, что позволяет сделать вывод о возможности использования в некоторых случаях для моделирования атмосферного переноса шлейфа газовых выбросов гидродинамической модели потенциальных течений вместо модели течений Рейнольдса.


Библиографическая ссылка

Сидоров А.М. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ ВЕТРОВЫМИ ПОТОКАМИ ТЕХНОГЕННЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 4. – С. 92-93;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=10257 (дата обращения: 01.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674