Моделирование локальной защиты зданий (shelter in-place) с учетом сорбции опасного вещества на поверхностях внутри помещений
Loading...
Files
Date
2014
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
RU: Цель. Химически опасные объекты, где используются, производятся, хранятся токсичные вещества, а также магистрали, по которым осуществляется транспортировка опасных грузов, представляют собой потенциальные источники аварийного загрязнения атмосферы. В исследовании необходимо осуществить разработку прикладной численной модели для расчета эффективности локальной защиты здания от попадания в него опасных веществ путем применения воздушной завесы и сорбции/десорбции опасного вещества на
поверхностях внутри здания. Методика. Для решения гидродинамической задачи взаимодействия воздушной завесы с ветровым потоком и с учетом влияния здания на этот процесс используется модель идеальной жидкости. Для расчета процесса переноса опасного вещества в атмосфере применяется уравнение конвективно-диффузионного переноса примеси. Для расчета процесса загрязнения воздушной среды внутри помещений при затекании в них загрязненного атмосферного воздуха используется модель Karisson & Huber.
Данная модель учитывает сорбцию опасного вещества на различных поверхностях внутри помещения. Для
численного интегрирования уравнений модели используются разностные методы. Результаты. В работе построена эффективная численная модель оценки эффективности защиты зданий от попадания в них опасных веществ путем применения воздушной завесы. На основе построенной модели проведен вычислительный эксперимент по оценке эффективности данного метода защиты при варьировании места расположения воздушной завесы относительно здания. Научная новизна. Создана численная модель, позволяющая оперативно рассчитать эффективность применения воздушной завесы для снижения инфильтрации загрязненного
наружного воздуха в помещение. Практическая значимость. Разработанная численная модель может быть использована для проектирования локальной защиты зданий от попадания в них опасных веществ.
UK: Мета. Хімічно небезпечні об’єкти, в яких використовуються, виробляються, зберігаються токсичні речовини, а також магістралі, якими здійснюється транспортування небезпечних вантажів, являють собою потенційні джерела аварійного забруднення атмосфери. У дослідженні необхідно здійснити розробку прикладної чисельної моделі для розрахунку ефективності локального захисту будівлі від потрапляння в неї небезпечних речовин шляхом застосування повітряної завіси. Методика. Для вирішення гідродинамічної задачі взаємодії повітряної завіси з вітровим потоком та з урахуванням впливу будівель на цей процес використовується модель ідеальної рідини. Для розрахунку процесу переносу небезпечної речовини в атмосфері використовується рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Для розрахунку процесу забруднення повітряного середовища всередині приміщень при втіканні в них забрудненого атмосферного повітря використовується модель Karisson & Huber. Дана модель враховує сорбцію небезпечної речовини на різних поверхнях всередині приміщень. Для чисельного інтегрування рівняння моделі використовуються різницеві схеми. Результати. У роботі побудовано ефективну чисельну модель оцінки ефективності захисту будівель від потрапляння в них небезпечних речовин шляхом використання повітряної завіси. На основі побудованої моделі проведено розрахунковий експеримент з оцінки ефективності даного методу захисту при варіюванні місця розташування повітряної завіси відносно будівлі. Наукова новизна. Побудовано чисельну модель, яка дозволяє оперативно розрахувати ефективність використання повітряної завіси для зниження інфільтрації забрудненого зовнішнього повітря в приміщення. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для проектування локального захисту будівель від потрапляння в них небезпечних речовин.
EN: Purpose. Chemically hazardous objects, where toxic substances are used, manufactured and stored, and also main lines, on which the hazardous materials transportation is conducted, pose potential sources of atmosphere accidental pollution. Development of the CFD model for evaluating the efficiency of the building local protection from hazardous substantives ingress by using air curtain and sorption/desorption of hazardous substance on indoor surfaces. Methodology. To solve the problem of hydrodynamic interaction of the air curtain with wind flow and considering the building influence on this process the model of ideal fluid is used. In order to calculate the transfer process of the hazardous substance in the atmosphere an equation of convection-diffusion transport of impurities is applied. To calculate the process of indoors air pollution under leaking of foul air Karisson & Huber model is used. This model takes into account the sorption of the hazardous substance at various indoors surfaces. For the numerical integration of the model equations differential methods are used. Findings. In this paper we construct an efficient CFD model of evaluating the effectiveness of the buildings protection against ingress of hazardous substances through the use of an air curtain. On the basis of the built model a computational experiment to assess the effectiveness of this protection method under varying the location of the air curtain relative to the building was carried out. Originality. A new model was developed to compute the effectiveness of the air curtain supply to reduce the toxic chemical concentration inside the building. Practical value. The developed model can be used for design of the building local protection against ingress of hazardous substances.
UK: Мета. Хімічно небезпечні об’єкти, в яких використовуються, виробляються, зберігаються токсичні речовини, а також магістралі, якими здійснюється транспортування небезпечних вантажів, являють собою потенційні джерела аварійного забруднення атмосфери. У дослідженні необхідно здійснити розробку прикладної чисельної моделі для розрахунку ефективності локального захисту будівлі від потрапляння в неї небезпечних речовин шляхом застосування повітряної завіси. Методика. Для вирішення гідродинамічної задачі взаємодії повітряної завіси з вітровим потоком та з урахуванням впливу будівель на цей процес використовується модель ідеальної рідини. Для розрахунку процесу переносу небезпечної речовини в атмосфері використовується рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Для розрахунку процесу забруднення повітряного середовища всередині приміщень при втіканні в них забрудненого атмосферного повітря використовується модель Karisson & Huber. Дана модель враховує сорбцію небезпечної речовини на різних поверхнях всередині приміщень. Для чисельного інтегрування рівняння моделі використовуються різницеві схеми. Результати. У роботі побудовано ефективну чисельну модель оцінки ефективності захисту будівель від потрапляння в них небезпечних речовин шляхом використання повітряної завіси. На основі побудованої моделі проведено розрахунковий експеримент з оцінки ефективності даного методу захисту при варіюванні місця розташування повітряної завіси відносно будівлі. Наукова новизна. Побудовано чисельну модель, яка дозволяє оперативно розрахувати ефективність використання повітряної завіси для зниження інфільтрації забрудненого зовнішнього повітря в приміщення. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для проектування локального захисту будівель від потрапляння в них небезпечних речовин.
EN: Purpose. Chemically hazardous objects, where toxic substances are used, manufactured and stored, and also main lines, on which the hazardous materials transportation is conducted, pose potential sources of atmosphere accidental pollution. Development of the CFD model for evaluating the efficiency of the building local protection from hazardous substantives ingress by using air curtain and sorption/desorption of hazardous substance on indoor surfaces. Methodology. To solve the problem of hydrodynamic interaction of the air curtain with wind flow and considering the building influence on this process the model of ideal fluid is used. In order to calculate the transfer process of the hazardous substance in the atmosphere an equation of convection-diffusion transport of impurities is applied. To calculate the process of indoors air pollution under leaking of foul air Karisson & Huber model is used. This model takes into account the sorption of the hazardous substance at various indoors surfaces. For the numerical integration of the model equations differential methods are used. Findings. In this paper we construct an efficient CFD model of evaluating the effectiveness of the buildings protection against ingress of hazardous substances through the use of an air curtain. On the basis of the built model a computational experiment to assess the effectiveness of this protection method under varying the location of the air curtain relative to the building was carried out. Originality. A new model was developed to compute the effectiveness of the air curtain supply to reduce the toxic chemical concentration inside the building. Practical value. The developed model can be used for design of the building local protection against ingress of hazardous substances.
Description
Н. Беляев: ORCID 0000-0002-1531-7882; Н. Росточило: ORCID 0000-0001-9811-867X; Ф. Недопёкин: ORCID 0000-0003-0717-3994
Keywords
загрязнение атмосферы, локальная защита зданий, воздушная завеса, инфильтрация опасных веществ в помещение, забруднення атмосфери, локальний захист будівель, повітряна завіса, інфільтрація небезпечних речовин у приміщення, air pollution, local protection of buildings, air curtain, infiltration of hazardous substances in the rooms, КГВ
Citation
Беляев, Н. Н. Mоделирование локальной защиты зданий (shelter in-place) с учетом сорбции опасного вещества на поверхностях внутри помещений / Н. Н. Беляев, Н. В. Росточило, Ф. В. Недопекин // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2014. – № 4 (52). – С. 23–36. – doi: 10.15802/stp2014/27323.