ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ БІЛЯ АВТОШЛЯХУ ІЗ ЗАХИСНИМИ БАР’ЄРАМИ

Анотація

Постановка проблеми. Розглядається задача прогнозування зон хімічного забруднення біля автошляху, де розташовані захисні бар’єри. Захисні  бар’єри впливають на аеродинаміку повітряного потоку біля автошляху та дозволяють зменшити рівень хімічного забруднення робочих зон, що розташовані біля автошляху. Для оперативного оцінювання ефективності використання захисних бар’єрів потрібно мати математичні моделі, що дозволяють здійснити таке оцінювання на етапі проведення проектних робіт.
Мета роботи − розроблення чисельної багатопараметричної моделі та комп’ютерної програми для оцінювання ефективності використання захисних  бар’єрів біля автошляху з метою зменшення рівня хімічного забруднення робочих зон. Методика. Для математичного моделювання процесу розповсюдження хімічно небезпечних речовин, що викидаються від авто та розповсюджуються біля автошляху, використовується двовимірне рівняння масопереносу. Це моделююче рівняння враховує напрям вітру, атмосферну дифузію, інтенсивність викиду хімічно небезпечної речовини від авто, місце розташування джерела емісії, корпус авто та розташування захисних бар’єрів біля автошляху. Для рішення задачі аеродинаміки визначення нерівномірного поля швидкості повітряного потоку біля автошляху використовуються дві гідродинамічні моделі: рівняння Нав’є − Стокса та модель потенціального руху. Рівняння Нав’є − Стокса застосовуються у змінних «вихор – функція току». Для чисельного інтегрування рівняння переносу вихору використовується неявна різницева схема розщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння для функції току використовуються дві різницеві схеми. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості – явна різницева схема. На базі побудованої чисельної моделі розроблено пакет програм. Для чисельного інтегрування рівняння переносу домішки використовуються різницеві схеми розщеплення. Наукова новизна. Запропоновано чисельну модель, що дозволяє розрахувати формування областей хімічного забруднення атмосферного повітря біля автошляху від викидів та оцінити ефективність використання захисних бар’єрів для зниження рівня забруднення повітря в робочих зонах. Практична значимість. На базі розробленої моделі створено код, що дозволяє оперативно розраховувати процес забруднення повітря як біля автошляху, так і в робочих зонах, для захисту яких споруджуються бар’єри. Висновки. Розроблена чисельна модель та комп’ютерний код, що реалізує її, дозволяють досліджувати процес розповсюдження хімічно небезпечної речовини в атмосферному повітрі біля автошляху. Модель дозволяє оперативно визначити ефективність використання захисних бар’єрів біля автошляху. Пропонована програма може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності. Наведено результати обчислювального експерименту.