Математическое моделирование загрязнения воздушной среды при горении шахтных отвалов

Abstract

Отвалы породы являются долгосрочными источниками выделения в атмосферу различных, в том числе, опасных веществ. Поэтому возникает важная задача прогноза качества воздушной среды вблизи отвалов. В настоящее время для решения этой задачи широко используется эмпирическая модель ОНД-86 или же аналитические модели. Данные модели не позволяют учесть при прогнозировании профиль скорости ветра, геометрическую форму отвала. В этой связи возникает важная задача по разработке эффективных методов прогноза уровня загрязнения атмосферы от отвалов. В работе рассмотрена численная модель, позволяющая решить данную задачу. В основу модели положено уравнение движения идеальной жидкости и уравнение массопереноса. Для численного моделирования моделирующих уравнений используются разностные схемы. Численный расчет осуществляется на прямоугольной разностной сетке. Для формирования вида расчетной области и выделения ее особенностей применяется метод маркирования. Представляются результаты проведенного вычислительного эксперимента.

Відвали породи є довгостроковими джерелами виділення в атмосферу різних, у тому числі, небезпечних речовин. Тому виникає важливе завдання прогнозу якості повітряного середовища поблизу відвалів. Нині для вирішення цього завдання широко використовується емпірична модель ОНД- 86 або ж аналітичні моделі. Ці моделі не дозволяють врахувати при прогнозуванні профіль швидкості вітру, геометричну форму відвала. В зв'язку з цим виникає важливе завдання по розробці ефективних методів прогнозу рівня забруднення атмосфери від відвалів. У роботі розглянута чисельна модель, що дозволяє вирішити це завдання. У основу моделі покладено рівняння руху ідеальної рідини і рівняння масопереносу. Для чисельного моделювання моделюючих рівнянь використовуються різницеві схеми. Чисельний розрахунок здійснюється на прямокутній різницевій сітці. Для формування виду розрахункової області і виділення її особливостей застосовується метод маркування. Надаються результати проведеного обчислювального експерименту.

Dumps are long-term sources of release into the atmosphere of various, including hazardous substances. Therefore, there is an important task of the forecast of air quality near the dumps. Currently, to solve this problem is widely used empirical model of ОНД-86 or analytical models. These models do not allow to take into considerations the wind velocity profile, the geometric shape of blade. This raises an important task to develop effective methods for prediction of air pollution from waste dumps. The paper deals with the numerical model, which allows to solve this problem. The model is based on equations of motion of an ideal fluid and mass transfer equation. For numerical simulation the finite difference schemes are used. The numerical calculation is carried out on a rectangular grid. For the formation of the computational domain and highlight its features markers are used. The results of a computational experiment are presented.