Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11865
Title: Risk Assessment With the Use of the Monte-Carlo Method
Other Titles: Оцінка ризику ураження з використанням методу Монте-Карло
Оценка риска поражения с использованием метода Монте-Карло
Authors: Amelina, L. V.
Biliaiev, Mykola M.
Berlov, Oleksandr V.
Cherednychenko, L. A.
Keywords: atmosphere chemical pollution
emergency emission
mathematical modeling
хімічне забруднення атмосфери
аварійна емісія
математичне моделювання
химическое загрязнение атмосферы
аварийная эмиссия
математическое моделирование
КГВ
Issue Date: 2019
Publisher: Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Citation: Amelina L. V., Biliaiev M. M., Berlov O. V., Cherednychenko L. A. Risk Assessment With the Use of the Monte-Carlo Method. Наука та прогрес транспорту. 2019. № 6 (84). С. 16–26. DOI: 10.15802/stp2019/195376.
Abstract: EN: Purpose. This work involves the development of a numerical model for the calculation of chemical contamination zones in the event of ammonia accident at the pumping station, as well as a model for assessing the risk of damage and wound depth in the body in case of fragments scattering formed during the pipeline explosion at the pumping station. Methodology. To solve this problem, we used the mass transfer equation for the ammonia propagation in the air. A potential flow model is used to calculate the air flow velocity field in the presence of buildings at the ammonia pumping station. The numerical solution of the three-dimensional equation for the velocity potential is derived by the cumulative approximation method. When using this numerical model, the irregular field of wind flow velocity, the change in vertical atmospheric diffusion coefficient with altitude, the ammonia emission intensity, the emission point of the chemical substance were taken into account. A differential splitting scheme was used to numerically solve the ammonia transfer equation in the air. Physical splitting of the three-dimensional mass transfer equation to a system of equations describing the contaminant transfer in one coordinate direction is carried out beforehand. At each step of splitting, the unknown value of ammonia concentration is determined by an explicit scheme of point-to-point computation. A mathematical model for calculating the fragments scattering in case of emergency at the pumping station is considered. Findings. On the basis of the developed numerical model, a computational experiment was conducted to estimate the level of air pollution at the ammonia pumping station. The area of possible damage of people during the fragment scattering during the explosion at the ammonia pumping station was determined. Originality. A numerical model has been developed that allows calculating the chemical contamination zones in case of emergency ammonia emission at the pumping station. The model is complemented by assessment of impact zones in case of fragment scattering during the pumping station explosion. Practical value. Based on the developed mathematical model, a computer program was created, which allows performing serial calculations for determining the impact zones during emergency situations at the chemically hazardous objects. The mathematical model developed can be used to perform serial calculations during the development of emergency response plan for chemically hazardous objects.
UK: Мета. Ця робота передбачає розробку чисельної моделі для розрахунку зон хімічного забруднення у разі аварійної емісії аміаку на території насосної станції, що здійснює перекачування, а також розробку моделі оцінки ризику ураження та глибини рани в тілі у випадку розлітання уламків, що утворюються під час вибуху трубопроводу. Методика. Для розв’язання поставленої задачі – визначення зон поширення аміаку в атмосферному повітрі – використано рівняння масопереносу. Для розрахунку поля швидкості повітряного потоку за наявності будівель на території насосної станції, що перекачує аміак, використано модель потенціальної течії. Чисельне розв’язання тривимірного рівняння для потенціалу швидкості проведено за допомогою методу сумарної апроксимації. Під час використання цієї чисельної моделі враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, зміну вертикального коефіцієнта атмосферної дифузії з висотою, інтенсивність емісії аміаку, місце викиду хімічно небезпечної речовини. Для чисельного розв’язання рівняння переносу аміаку в атмосферному повітрі використано різницеву схему розщеплення. Попередньо здійснено фізичне розщеплення тривимірного рівняння масопереносу на систему рівнянь, що описують перенос забруднювача в одному координатному напрямку. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації аміаку визначено за явною схемою біжучого рахунку. Розглянуто математичну модель розрахунку розлітання уламків під час вибуху на території насосної станції. Результати. На основі розробленої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент для оцінки рівня забруднення атмосферного повітря на території насосної станції, що перекачує аміак. Визначено зону можливого ураження людей у разі розлітання уламків під час вибуху на території станції. Наукова новизна. Розроблено чисельну модель, що дозволяє розраховувати зони хімічного зараження в разі аварійної емісії аміаку на території насосної станції. Модель доповнено оцінкою зон ураження у випадку розлітання уламків під час вибуху. Практична значимість. На базі розробленої математичної моделі створено комп’ютерну програму, що дозволяє проводити серійні розрахунки для визначення зон ураження під час надзвичайних ситуацій на території хімічно небезпечних об’єктів. Розроблена математична модель може бути використана під час складання плану ліквідації аварійної ситуації (ПЛАС) для хімічно небезпечних об’єктів.
RU: Цель. Данная работа предусматривает разработку численной модели для расчета зон химического загрязнения в случае аварийной эмиссии аммиака на территории насосной станции, осуществляющей перекачку, а также разработку модели оценки риска поражения и глубины раны в теле при разлете осколков, образовавшихся во время взрыва трубопровода. Методика. Для решения поставленной задачи – определения зон распространения аммиака в атмосферном воздухе – использовано уравнение массопереноса. Для расчета поля скорости воздушного потока при наличии зданий на территории насосной станции, перекачивающей аммиак, использовано модель потенциального течения. Численное решение трехмерного уравнения для потенциала скорости проведено с помощью метода суммарной аппроксимации. При использовании этой численной модели учтено неравномерное поле скорости ветрового потока, изменение вертикального коэффициента атмосферной диффузии с высотой, интенсивность эмиссии аммиака, место выброса химически опасного вещества. Для численного решения уравнения переноса аммиака в атмосферном воздухе использована разностная схема расщепления. Предварительно осуществлено физическое расщепление трехмерного уравнения массопереноса на систему уравнений, описывающих перенос загрязняющего вещества в одном координатном направлении. На каждом шагу расщепления неизвестное значение концентрации аммиака определено по явной схеме бегущего счета. Рассмотрена математическая модель расчета разлетания обломков на территории насосной станции. Результаты. На основе разработанной численной модели проведен вычислительный эксперимент для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха на территории насосной станции, которая перекачивает аммиак. Определена зона возможного поражения людей при разлетании осколков во время взрыва на территории станции. Научная новизна. Разработана численная модель, позволяющая рассчитывать зоны химического заражения при аварийной эмиссии аммиака на территории насосной станции. Модель дополнена оценкой зон поражения при разлетании осколков во время взрыва. Практическая значимость. На базе разработанной математической модели создана компьютерная программа, позволяющая проводить серийные расчеты для определения зон поражения при чрезвычайных ситуациях на территории химически опасных объектов. Разработанная математическая модель может быть использована при составлении плана ликвидации аварийной ситуации (ПЛАС) для химически опасных объектов.
Description: L. Amelina: ORCID 0000-0002-8525-7096; M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882; O. Berlov: ORCID 0000-0002-7442-0548; L. Cherednychenko: ORCID 0000-0002-1457-9282
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11865
http://stp.diit.edu.ua/article/view/195376/198100
http://stp.diit.edu.ua/article/view/195376
Other Identifiers: DOI: https://doi.org/10.15802/stp2019/195376
Appears in Collections:Статті КГВ
№ 6 (84)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Amelina.pdf1,55 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.