Математичне моделювання процесу забруднення атмосферного повітря при аварійному витоку аміаку
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Österreichisches Multiscience Journal, Austria
Abstract
UKR: Постановка проблеми. Розглядається розробка математичної моделі для аналізу динаміки формування зони хімічного зараження при можливому аварійному витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу. Мета роботи − оцінювання інтенсивності забруднення повітря при аварії на аміакопроводі з метою визначення зон хімічного ураження. Методика. Моделювання здійснюється на базі рівняння конвективно-дифузійного розповсюдження домішки. При моделюванні враховується турбулентна дифузія аміаку, нерівномірний вертикальний профіль швидкості вітру, інтенсивність викиду аміаку. Чисельне інтегрування моделюючого рівняння здійснюється методом розщеплення. Для рішення різницевих рівнянь, на кожному кроці розщеплення, використовується явна схема. Здійснена програмна реалізація побудованої чисельної моделі. Представлено результати математичного моделювання. Наукова новизна. Запропоновано чисельну модель, що дозволяє розрахувати зон хімічного ураження при аварійному викиді аміаку на аміакопроводі. Практична значимість. На базі розробленої моделі створено код, що дозволяє оперативно розраховувати зони інтенсивного хімічного забруднення при аварії на аміакопроводі. Висновки. Розглянута чисельна модель для оперативного аналізу формування зони хімічного зараження при аварійному витоку аміаку з трубопроводу. На підставі виконаного обчислювального експерименту визначено значний ризик токсичного ураження людей в с.м.т. Синельникове, біля якого розташований аміакопровод «Тольятті-Одеса».
ENG: Problem statement. The development of a mathematical model for the analysis of the dynamics of the formation of the zone of chemical contamination in the event of an emergency leakage of ammonia from a damaged pipeline is considered. The purpose of the article - assessment of the intensity of air pollution in the event of an accident on an ammonia pipeline to determine areas of chemical damage. Methodology. The simulation is based on the equation of convective-diffusion propagation of the impurity. The simulation takes into account the turbulent diffusion of ammonia, the uneven vertical profile of wind speed, the intensity of ammonia emissions. Numerical integration of the modeling equation is carried out by the splitting method. An explicit scheme is used to solve the difference equations at each splitting step. The software implementation of the constructed numerical model is carried out. The results of mathematical modeling are presented. Scientific novelty. A numerical model is proposed that allows to calculate the zones of chemical damage during accidental release of ammonia on the ammonia pipeline. Practical significance. On the basis of the developed model the code is created that allows to calculate quickly zones of intensive chemical pollution at accident on an ammonia pipeline. Conclusions. The numerical model for the operative analysis of formation of a zone of chemical contamination at emergency leakage of ammonia from the pipeline is considered. On the basis of the performed computational experiment the significant risk of toxic defeat of people in s.m.t. Sinelnikovo, near which the ammonia pipeline "Togliatti-Odesa" is located.
ENG: Problem statement. The development of a mathematical model for the analysis of the dynamics of the formation of the zone of chemical contamination in the event of an emergency leakage of ammonia from a damaged pipeline is considered. The purpose of the article - assessment of the intensity of air pollution in the event of an accident on an ammonia pipeline to determine areas of chemical damage. Methodology. The simulation is based on the equation of convective-diffusion propagation of the impurity. The simulation takes into account the turbulent diffusion of ammonia, the uneven vertical profile of wind speed, the intensity of ammonia emissions. Numerical integration of the modeling equation is carried out by the splitting method. An explicit scheme is used to solve the difference equations at each splitting step. The software implementation of the constructed numerical model is carried out. The results of mathematical modeling are presented. Scientific novelty. A numerical model is proposed that allows to calculate the zones of chemical damage during accidental release of ammonia on the ammonia pipeline. Practical significance. On the basis of the developed model the code is created that allows to calculate quickly zones of intensive chemical pollution at accident on an ammonia pipeline. Conclusions. The numerical model for the operative analysis of formation of a zone of chemical contamination at emergency leakage of ammonia from the pipeline is considered. On the basis of the performed computational experiment the significant risk of toxic defeat of people in s.m.t. Sinelnikovo, near which the ammonia pipeline "Togliatti-Odesa" is located.
Description
M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882; O. Berlov: ORCID 0000-0002-7442-0548; P. Mashykhina: ORCID 0000-0003-3057-9204; З. Yakubovska: ORCID 0000-0002-9893-3479
Keywords
аварійне забруднення повітря, аміакопровод, чисельне моделювання, екологія, ecology, emergency air pollution, ammonia pipeline, numerical simulation, КГВ
Citation
Біляєв М. М., Берлов О. В., Машихіна П. Б., Якубовська З. М. Математичне моделювання процесу забруднення атмосферного повітря при аварійному витоку аміаку. Österreichisches Multiscience Journal. 2021. Том. 1, No. 46. P. 24–29.