Математичне моделювання забруднення повітря після вибуху в кар’єрі: експрес прогноз - Медведєва, О. О.; Біляєва, В. В.; Кіріченко, П. С.; Козачина, В. А.; Усенко, А. Ю. (Український державний університет науки і технологій, 2025)
Розробка CFD моделі, що дає можливість оперативно прогнозувати рівень пилового забруднення атмосферного повітря після вибуху в кар’єрі, розробка швидкої розрахункової моделі CFD. Методика. Для рішення задачі аеродинаміки та масопереносу використовуються фундаментальні рівняння механіки суцільного середовища. Поле швидкості повітряного потоку моделюється за допомогою рівняння Лапласа для потенціалу швидкості. Чисельне інтегрування рівняння Лапласу здійснюється за допомогою метода розщеплення. Після розщеплення будуються різницеві рівняння, що можуть бути вирішені за явною формуло. Для моделювання розповсюдження пилу в атмосферному повітрі використовується модель Г. Марчука. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу використовуються різницеві схеми розщеплення. На першому етапі здійснюється фізичне розщеплення на рівняння дифузії та конвективного переносу пилу. Далі будуються змінно-трикутні різницеві схеми розщеплення. Рельєф місцевості моделюється на прямокутній різницевій сітці за допомогою маркерів. Результати. Розроблений комплекс чисельних моделей для рішення задач: аеродинаміки та масопереносу вагомої домішки в атмосферному повітрі. Для побудови чисельних моделей використані кінцево-різницеві схеми розщеплення, що дозволяють отримати прості розрахункові залежності. Побудовані чисельні моделі дають можливість оперативно розраховувати динаміку пилового забруднення в умовах складного рельєфу місцевості. Наукова новизна. Побудовані чисельні моделі для аналізу динаміки пилового забруднення атмосферного повітря після вибуху в кар’єрі. Модель дає можливість враховувати геометричну форму рельєфу, метеоумови, швидкість гравітаційного осадження пилу, атмосферну дифузію, форму пилової хмари після вибуху. Модель може бути використана для експрес оцінювання впливу вибухів на навколишнє середовище. Практична значимість. Розроблений спеціалізований пакет комп’ютерних програм для проведення обчислювального експерименту на базі побудованих чисельних моделей. Наведено результати чисельного експерименту.
Keywords: забруднення повітря; пилова хмара; кар’єр; CFD моделювання; масоперенос