Математическое моделирование процессов аэродинамики в лесных массивах и насаждениях

• Автор: Орлов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Глава 1 Обзор литературы
§1.1 Обзор работ по исследованию загрязнений воздушной среды
§1.2 Распространение воздушных масс в лесных массивах
§ 1.3 Лесные защитные полосы, их массовые и геометрические
характеристики
Глава 2. Экспериментальные исследования коэффициентов
сопротивления крон
§2.1 Постановка задачи
§2.2 Определение зависимости коэффициента сопротивления для
кедровой сосны
§2.3 Определение зависимости коэффициента сопротивления для ели
§2.3 Выводы
Глава 3. Моделирование движения пылевого облака
в лесном массиве
§3.1 Математическая модель движения пылевого облака в трехмерной
постановке
§3.2 Серия вычислительных экспериментов
§3.3 Результаты расчетов
§3.4 Выводы
Глава 4. Моделирование движения пылевого облака в лесном массиве
с учетом турбулентной вязкости в приближении пограничного слоя
§4.1 Математическая модель с учетом влияния турбулентной вязкости
§4.2 Результаты моделирования
§4.3 Выводы

Глава 5. Моделирование распространения сильных акустических волн в лесных массивах
§5.1 Трехмерная физико-математическая модель распространения
акустических волн в лесных массивах
§5.2 Исследование прохождения сильных акустических волн через
лесные полосы в трехмерной постановке
§5.3 Выводы
Заключение
Литература
Приложение

Актуальность работы
В настоящее время процессы урбанизации, наращивания промышленных производств и развитие больших городских агломераций приводит к тому, что обостряется проблема чистого воздуха и защиты населенных территорий от вредных промышленных выбросов. Значительная урбанизация, а к началу XXI века население крупных городов всего мира составило почти треть от населения земного шара, привела к повышению концентрации крупных источников выбросов вредных веществ вблизи городов и территорий плотной застройки. К таким источникам можно отнести промышленные предприятия, отопительные котельные, автомобильный транспорт. Эти проблемы характерны и для большинства российских городов, многие из которых признаются экспертами зонами экологического бедствия. Вредные промышленные выбросы, образующиеся в большом количестве, могут распространяться в атмосфере на достаточно большие расстояния, оказывая неблагоприятное воздействие на жителей близлежащих населенных пунктов. В связи с этим, одним из способов защиты от подобных явлений становится создание заградительных лесных полос, массивов и насаждений на пути возможного распространения техногенных выбросов, пылевых облаков от промышленных объектов, вредных выбросов от автомобильного транспорта.
Применение лесозащитных насаждений известно достаточно давно, однако начиная с середины прошлого века, в связи с обострившейся проблемой больших городов, наибольшее распространение получило использование лесозащитных полос и защитных массивов растительности для защиты от переноса пыли, снега и вредных промышленных газов. Защитные лесные полосы вдоль автомобильных и железных дорог ограждают их от снежных и песчаных заносов, снижают скорость порывов ветров. Вокруг городов и других населенных пунктов создаются массивы
леса, широких или системы узких лесных полос.

После нахождения статистики распределений критерия Колмогорова для |/ по каждому эксперименту, для всех значений полученных по экспериментальным точкам было установлено, что статистика критерия не превышает критического значения. Из чего следует, что распределение величины |/ подчиняется нормальному закону. Следовательно, возможно применение метода наименьших квадратов для нахождения коэффициентов регрессии и построения функции г//(Яе). Для наилучшего описания использован полином 5 порядка вида:
После нахождения всех коэффициентов регрессии функция примет вид:

(2.14)
!//(Яе) = 1,4868 - 0,0067 ■ Яе+ 4,2260 • 10"6 • Яе2+ 2,2288-10~9 -11е3-4,5611-Ю“12 -Яе4+1,6816-10

(2.15)

] Ре
0 400 800 1200 1600
Рис. 2.5. Распределение точек функции |/ для кедра, полученных из эксперимента и их аппроксимация полиномом 5-й степени