Численное моделирование распространения примеси в следе за термиком

• Автор: Аксаков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Современное состояние моделей и методов расчта переноса примеси в атмосфере

1.1 Перенос примеси

1.1.1 Эйлеровы модели

1.1.2 Лагранжевы модели

1.1.3 Статистические гауссовы модели.

1.1.4 Выводы.

1.2 Моделирование тепловых выбросов

1.2.1 Модели подъма облака нагретого газа, полученные

из теории размерностей.

1.2.2 Модель формирования струйного выброса
1.2.3 Модель переноса избыточного количества движения и
1.2.4 Модель турбулентного термина в рамках К теории
1.2.5 Выводы.
1.3 Модели параметров атмосферы
1.3.1 Гидротермодинамическая модель
1.3.2 Модель пограничного слоя атмосферы. Профили метеорологических величин
1.3.3 Выводы.
1.4 Выводы.
2 Модель переноса многокомпонентной примеси
2.1 Моделирование микромасштабного переноса.
2.1.1 Модель переноса примеси с облаками горячего газа .
2.1.2 Численные схемы и алгоритмы.
2.1.3 Характеристики программной реализации.
2.2 Моделирование мезомасштабиого переноса
2.2.1 Модель .
2.2.2 Численные схемы и алгоритмы.
2.2.3 Характеристики программной реализации.
3 Проверка адекватности моделей и методов расчта
3.1 Тестирование численной реализации математических моделей
3.1.1 Выдвижение поршня из газа.
3.1.2 Распад турбулентного пятна .
3.1.3 Диффузия аэрозоли.
3.2 Тестирование моделей
3.2.1 Динамика течений газа.
3.2.2 Атмосферная диффузия
4 Численное моделирование аварий на потенциально опасных объектах
4.1 Краткосрочные последствия аварии на объекте по хранению
и утилизации химически опасных веществ .
4.1.1 Постановка
4.1.2 Обзор результатов.
4.1.3 Выводы
4.2 Краткосрочные последствия взрыва на объекте по утилизации ракетных двигателей тврдого топлива РДТТ
4.2.1 Постановка
4.2.2 Обзор результатов.
4.2.3 Выводы
4.3 Численное моделирование краткосрочных последствий пожара на объекте по хранению и уничтожению химического оружия .
4.3.1 Физикохимические и токсикологические данные . . .
4.3.2 Результаты моделирования.
4.3.3 Выводы.
Заключение
Литература


Проектирование и создание комиютериых программ для математического моделирования распространения примеси в атмосфере в условиях локальных температурной и концентрационной неоднородностях. Проверка адекватности моделей и их численной реализации. Моделирование распространения многокомпонентных примесей в атмосфере при локальных температурной и концентрационной неоднородностях. В работе использованы методы и средства математического моделирования и вычислительного эксперимента. В частности, использованы конечноразностные схемы решения уравнений Рейнольдса и системы стохастических дифференциальных уравнений, записанных в форме Ито. Методы теории вероятностей использованы для обоснования построения экономичных алгоритмов совместного численного решения дифференциальных стохастических уравнений Ито и Ланжсвьена, а также при моделировании мезомасштабного атмосферного переноса в приближении статистически стационарного, горизонтально однородного и изотропного пограничного слоя. Достоверность и обоснованность полученных результатов обусловлены использованием физически непротиворечивых математических моделей, построенных на основе фундаментальных законов сохранения энергии, импульса, массы; тестированием численных алгоритмов и программного комплекса на решениях модельных задач; проверкой адекватности использованных моделей на основе сопоставления результатов численного моделирования с экспериментальными данными. Комплексная модель переноса многокомпонентной примеси в атмосфере. Модель основана на разделении общего процесса переноса примеси в следе за термином на части, соответствующие микро- и мезо-масштабам атмосферной турбулентности. Модель микромасштабного переноса примеси в атмосфере при локальных температурной и концентрационной неоднородностях. Модель основана на нестационарных уравнениях газовой динамики с замыканием их на основе модели турбулентности второго порядка. Модель учитывает вертикальную неоднородность пограничного слоя, перегрев примеси и развитие вертикальных конвективных течений, а также вес переносимой газом примеси. Модель мезомасштабного переноса примеси в атмосфере, построенной на предположении, что вертикальные конвективные течения, вызванные локальной температурной неоднородностью, затухают во времени. При этом параметры уравнений переноса примеси в атмосфере отвечают приближению горизонтально однородного н изотропного пограничного слоя. Модель включает статистическое воспроизведение низкочастотных горизонтальных пульсаций скорости ветра. Алгоритм включает эффективную реализацию метода решения стохастического дифференциального уравнения Ито для приближения горизонтально однородного и изотропного пограничного слоя атмосферы. Результаты проверки адекватности предложенной модели и её численной реализации. Результаты моделирования полей концентраций многокомпонентной примеси при локальных температурной и концентрационной неоднородностях в ПСА. Предложены зависимости параметров модели от состояния атмосферы и времени рассеяния примеси. Предложен эффективный метод оперативного прогнозирования распространения примеси в атмосфере, который в отличие от встречающихся в литературе методов позволяет использовать исходное имитационное уравнение Ланжевьена при нарушении условия горизонтальной однородности и изотропности ПСА. Диссертационная работа является частью комплексных исследований, проводимых в ИИПТК УдГУ. Работа поддержана грантами: РФФИ (грант К» 4), научной программы «Университеты России» (гранты УР. УР. МНТЦ (грант X« ). Представляемые результаты были использованы при выполнении проектов по линии Международной организации “Зеленый Крест”, НИР "Воздействие" (государственный контракт № 5-С В /) и т. Разработанные численные алгоритмы и модель мезомасштабной атмосферной диффузии могут быть использованы в системах оперативного контроля состояния окружающей среды и предупреждения чрезвычайных ситуаций. Предлагаемые модели и комплекс программ могут служить основой для выполнения исследований при разработке «Декларации безопасности», выполнения экспертиз «Декларации безопасности», создания соответствующих разделов «Технико-экономического обоснования».