Распространение загрязняющих веществ в слоисто-неоднородных средах

• Автор: Зарецкая, Марина Валерьевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 116 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ .

2. ПОСТАНОВКА КРАЕВЫХ ЗАДАЧ . .

2.1. Вывод уравнения турбулентной диффузии.

2.2. Граничные условия. .

2.3. Единственность решения ..О.

У . и,г1.л.

2.4. Постановка задачи

3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О РАСПРОСТРАНЕНИИ ПРИМЕСИ

В СТРАТИФИЦИРОВАННОЙ АТМОСФЕРЕ

3.1. Решение вспомогательных задач.
3.1.1. Получение частного решения обыкновенного дифференциального уравнения с 5функцией в правой части .
3.1.2. Получение дополнительных условий в точке выброса
3.2. Решение задачи о переносе примеси в стратифицированной атмосфере
3.2.1. Получение решения в случае распространения примеси
в трехслойной атмосфере
3.2.2. Получение решения в случае распространения примеси
в двухслойной атмосфере
3.2.3. Получение решения в случае распространения примеси
в однослойной атмосфере
3.3. Сведение решения задачи для трехслойной атмосферы
к решениям для двухслойной и однослойной атмосфер
4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Численное тестирование полученных решений .
4.2. Расчет концентрации ЗВ в случае одного слоя .
4.3. Расчет концентрации ЗВ в случае двух слоев .
4.4. Расчет концентрации ЗВ в случае трех слоев
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Принципиальное значение имеют выявление путей миграции ЗВ, количественное описание скорости их распространения в окружающей среде, позволяющее осуществлять математическое моделирование процессов массопереноса и в конечном итоге прогнозировать и регулировать уровень загрязнения окружающей среды в допустимых пределах. В настоящее время успешно разрабатываются ра. Однако большинство этих моделей не могут учесть все многообразие факторов, связанных с метеорологическими, гидрогеологическими и гидродинамическими процессами. В этих моделях представлена, как правило, упрощенная модель атмосферы, рассматривающая ее как единый слой с постоянными метеорологическими величинами. Атмосфера по своим физическим свойствам неоднородна как по вертикали, так и по горизонтали. Изменяются такие физические величины как температура, давление, плотность, состав и влажность воздуха, содержание твердых и жидких примесей, скорость ветра. Наиболее резко они изменяются по вертикали. Одним из принципов, по которому атмосферу делят на слои, является характер взаимодействия атмосферы с земной поверхностью. То есть фактически атмосфера является многослойной, в каждом слое наблюдаются свои метеорологические и гидродинамические параметры. Поэтому в данной работе предложен метод, который позволяет несколько упростить естественную модель атмосферы и получить математическую модель переноса загрязняющих веществ, более адекватно отражающую реальные процессы. Для учета всей сложности распределения метеорологических параметров по высоте предложено атмосферный слой разделить на подслои, в каждом из которых параметры изменяются незначительно и могут считаться величинами постоянными. Это позволяет рассматривать уравнение переноса в каждом подслое как уравнение с постоянными коэффициентами. Целью работы является построение математической модели, описывающей стационарный процесс распространения примеси от точечного источника постоянной мощности в многослойной атмосфере. Новизна работы состоит в том, что слой атмосферы разбивается на подслои, в каждом из которых имеют место свои ветровые потоки. Это позволяет более точно отразить сложную картину распространения метеорологических параметров по высоте, и в то же время упростить решаемое уравнение переноса. Фурье решения, а затем проводится численное обращение. Построенная математическая модель позволяет получить картину распределения ЗВ на некоторых уровнях по высоте, в частности, при г0. Поэтому она может использоваться для прогнозирования экологической ситуации в данной местности при заданных ветровых полях и локализации точечных источников загрязнения. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, списка литературы и приложения. В первом разделе приведен обзор литературы, посвященной проблеме математического моделирования распространения ЗВ в атмосфере, также представлена обобщенная информация о современных моделях атмосферы. Во втором разделе рассматривается вывод уравнения переноса в общей форме и представлена постановка краевых задач для наиболее употребляемых случаев стратифицированной атмосферы. В третьем разделе проводится решение поставленных краевых задач с использованием интегрального преобразования Фурье. Предварительно решаются некоторые вспомогательные задачи. Решение строится для случаев одного, двух и трех слоев, проводится аналитическая проверка правильности полученных решений. В четвертой части описывается метод численного обращения интеграла от полученных в третьей части аналитических формул для образов. Представлены решения для одного, двух и трех слоев. На основании этих решений делаются обобщающие выводы и даются некоторые рекомендации по выбору модели атмосферы. В приложении представлены графики расчетов, описанных в четвертом разделе. Разработка методики построения модели для трехмерной стационарной задачи о распространении примеси от точечного источника в стратифицированной атмосфере путем применения двумерного преобразования Фурье для получения образа Фурье решения и последующего численного его обращения. Результаты исследования полученных решений, позволяющие выбрать оптимальную модель для эффективного решения натурных задач.