Антитеррористический инжиниринг при возможном теракте с применением химического агента на улице
Loading...
Files
Date
2018
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
RU: Цель. Данная работа предусматривает разработку метода локального снижения на улице концентрации химически опасного вещества, которое поступило в атмосферу через вентиляционный выброс на крыше кафе, а также создание численной модели для расчета зоны химического заражения, позволяющей оценить эффективность применения экранов, минимизирующих его уровень. Методика. Для решения поставленной задачи использовано уравнение для потенциала скорости, на базе которого определено поле скорости воздушного потока, и уравнение конвективно-диффузионного рассеивания химически опасного агента в атмосферном воздухе, выброшенного в случае теракта через систему вентиляции. При моделировании были учтены неравномерное поле скорости ветрового потока, атмосферная диффузия, интенсивность выброса химически опасного агента. При численном интегрировании уравнения для потенциала скорости использован метод Либмана. Для численного решения уравнения конвективно-диффузионного рассеивания примеси использована неявная попеременно-треугольная разностная схема расщепления. Результаты. На основе разработанной численной модели дана оценка эффективности применения экранов на здании для снижения концентрации опасного вещества и минимизации риска токсичного поражения людей на улице при инициированном выбросе химического агента. Построенная численная модель может быть реализована на компьютерах малой и средней мощности, что позволяет широко использовать ее для решения задач рассматриваемого класса при разработке стратегии антитеррористического инжиниринга. Научная новизна. Предложена эффективная численная модель для расчета зоны заражения людей на улице при возможном теракте с использованием химического (биологического) агента. Модель также может быть применена для оценки эффективности некоторых защитных мероприятий, направленных на снижение уровня загрязнения воздушной среды при теракте. Практическая значимость. Разработанная численная модель может быть использована для организации защитных мероприятий возле социальных объектов возможной химической атаки террориста.
EN: Purpose. This work aims to develop a method of local outdoor reduction of the concentration of a chemically hazardous substance, which entered the atmosphere through a cafe roof vent. It also involves the creation of a numerical model for calculating the chemical contamination zone that allows assessing the effectiveness of the screens used to minimize its level. Methodology. To solve this problem, we used the velocity potential equation that al-lowed to determine the air flow velocity field, and the equation of convective diffusion dispersion of a chemically hazardous agent in the atmospheric air emitted through the ventilation system in case of a terrorist attack. The simulation took into account the uneven velocity field of the wind flow, atmospheric diffusion, emission rate of a chemically hazardous agent. In the numerical integration of the velocity potential equation, we used the Liebmann method. For the numerical solution of the equation of convective diffusion dispersion of the impurity, an implicit alternate-triangular difference splitting scheme was used. Findings. The developed numerical model allowed assessing the effectiveness of building screens used to reduce the concentration of a hazardous substance and minimize the risk of toxic damage to people outdoor during an initiated emission of a chemical agent. The constructed numerical model can be implemented on computers of low and medium power, which allows it to be widely used for solving problems of the class under consideration when developing an anti-terror engineering strategy. Originality. An effective numerical model for calculating the outdoor chemical contamination zone during a possible terrorist attack using a chemical (biological) agent has been proposed. The model can also be applied to assess the effectiveness of some protective measures aimed at reducing the air pollution level during a terrorist attack. Practical value. The developed numerical model can be used to organize protective actions near social objects of a possible chemical attack by a terrorist.
UK: Мета. Дана робота передбачає розробку методу локального зниження на вулиці концентрації хімічно небезпечної речовини, яка надійшла в атмосферу через вентиляційний викид на даху кафе, а також створення чисельної моделі для розрахунку зони хімічного зараження, яка дозволяє оцінити ефективність застосування екранів, що мінімізують його рівень. Методика. Для вирішення поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості повітряного потоку, і рівняння конвективно-дифузійного розсіювання хімічно небезпечного агента в атмосферному повітрі, викинутого в разі теракту через систему вентиляції. При моделюванні були враховані нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферна дифузія, інтенсивність викиду хімічно небезпечного агента. При чисельному інтегруванні рівняння для потенціалу швидкості використаний метод Лібмана. Для чисельного рішення рів-няння конвективно-дифузійного розсіювання домішки використана неявна поперемінно-трикутна різницева схема розщеплення. Результати. На основі розробленої чисельної моделі подана оцінка ефективності застосування екранів на будівлі для зниження концентрації небезпечної речовини та мінімізації ризику токсичного ураження людей на вулиці при ініційованому викиді хімічного агента. Побудована чисельна модель може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності, що дозволяє широко використовувати її для вирішення завдань даного класу при розробці стратегії антитерористичного інжинірингу. Наукова новизна. Запропоновано ефективну чисельну модель для розрахунку зони зараження людей на вулиці при можливому теракті з використанням хімічного (біологічного) агента. Модель також може бути застосована для оцінки ефективності деяких захисних заходів, спрямованих на зниження рівня забруднення повітряного середовища під час теракту. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для організації захисних заходів біля соціальних об’єктів можливої хімічної атаки терориста.
EN: Purpose. This work aims to develop a method of local outdoor reduction of the concentration of a chemically hazardous substance, which entered the atmosphere through a cafe roof vent. It also involves the creation of a numerical model for calculating the chemical contamination zone that allows assessing the effectiveness of the screens used to minimize its level. Methodology. To solve this problem, we used the velocity potential equation that al-lowed to determine the air flow velocity field, and the equation of convective diffusion dispersion of a chemically hazardous agent in the atmospheric air emitted through the ventilation system in case of a terrorist attack. The simulation took into account the uneven velocity field of the wind flow, atmospheric diffusion, emission rate of a chemically hazardous agent. In the numerical integration of the velocity potential equation, we used the Liebmann method. For the numerical solution of the equation of convective diffusion dispersion of the impurity, an implicit alternate-triangular difference splitting scheme was used. Findings. The developed numerical model allowed assessing the effectiveness of building screens used to reduce the concentration of a hazardous substance and minimize the risk of toxic damage to people outdoor during an initiated emission of a chemical agent. The constructed numerical model can be implemented on computers of low and medium power, which allows it to be widely used for solving problems of the class under consideration when developing an anti-terror engineering strategy. Originality. An effective numerical model for calculating the outdoor chemical contamination zone during a possible terrorist attack using a chemical (biological) agent has been proposed. The model can also be applied to assess the effectiveness of some protective measures aimed at reducing the air pollution level during a terrorist attack. Practical value. The developed numerical model can be used to organize protective actions near social objects of a possible chemical attack by a terrorist.
UK: Мета. Дана робота передбачає розробку методу локального зниження на вулиці концентрації хімічно небезпечної речовини, яка надійшла в атмосферу через вентиляційний викид на даху кафе, а також створення чисельної моделі для розрахунку зони хімічного зараження, яка дозволяє оцінити ефективність застосування екранів, що мінімізують його рівень. Методика. Для вирішення поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості повітряного потоку, і рівняння конвективно-дифузійного розсіювання хімічно небезпечного агента в атмосферному повітрі, викинутого в разі теракту через систему вентиляції. При моделюванні були враховані нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферна дифузія, інтенсивність викиду хімічно небезпечного агента. При чисельному інтегруванні рівняння для потенціалу швидкості використаний метод Лібмана. Для чисельного рішення рів-няння конвективно-дифузійного розсіювання домішки використана неявна поперемінно-трикутна різницева схема розщеплення. Результати. На основі розробленої чисельної моделі подана оцінка ефективності застосування екранів на будівлі для зниження концентрації небезпечної речовини та мінімізації ризику токсичного ураження людей на вулиці при ініційованому викиді хімічного агента. Побудована чисельна модель може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності, що дозволяє широко використовувати її для вирішення завдань даного класу при розробці стратегії антитерористичного інжинірингу. Наукова новизна. Запропоновано ефективну чисельну модель для розрахунку зони зараження людей на вулиці при можливому теракті з використанням хімічного (біологічного) агента. Модель також може бути застосована для оцінки ефективності деяких захисних заходів, спрямованих на зниження рівня забруднення повітряного середовища під час теракту. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для організації захисних заходів біля соціальних об’єктів можливої хімічної атаки терориста.
Description
Н. Беляев: ORCID 0000-0002-1531-7882, А. Берлов: ORCID 0000-0002-7442-0548, И. Калашников: ORCID 0000-0002-2814-380X, В. A. Козачина: ORCID 0000-0002-6894-5532
Keywords
теракт, химическое загрязнение атмосферы, антитеррористический инжиниринг, численное моделирование, terrorist attack, chemical air pollution of the atmosphere, anti-terror engineering, numerical simulation, хімічне забруднення атмосфери, антитерористичний інжиніринг, чисельне моделювання, КГВ
Citation
Антитеррористический инжиниринг при возможном теракте с применением химического агента на улице [Электронный ресурс] / Н. Н. Беляев, А. В. Берлов, И. В. Калашников, В. А. Козачина // Наука та прогрес транспорту. – 2018. – № 6 (78). – C. 28–36. – URL: http://stp.diit.edu.ua/article/view/154034/154940.