АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ВСМОКТУВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ЗНИЖЕННЯ РІВНЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ В РОБОЧИХ ЗОНАХ

Автор(и)

  • М. М. БІЛЯЄВ Кафедра гідравліки та водопостачання, Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені Академіка В. Лазаряна, Ukraine
  • О. В. БЕРЛОВ Кафедра безпеки життєдіяльності, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
  • В. В. БІЛЯЄВА Кафедра аерогідромеханіки та енергомасопереносу, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Ukraine
  • В. А. КОЗАЧИНА Кафедра гідравліки та водопостачання, Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені Академіка В. Лазаряна, Ukraine
  • О. В. ЗОЛОТЬКО Кафедра безпеки життєдіяльності, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.251022.14.886

Ключові слова:

забруднення повітря; всмоктувальна система; чисельне моделювання; викид від автотранспорту; робоча зона

Анотація

Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ефективності використання всмоктувальної системи, що розташована біля автотраси та дозволяє зменшити рівень хімічного забруднення повітря в робочих зонах. Ця система змінює аеродинаміку повітряного потоку та створює динамічну перепону на шляху забрудненого повітря, що рухається в робочі зони. На етапі проектування систем захисту повітря від забруднення в робочих зонах потрібно мати розрахункові методи, що дозволяють визначити ефективність її для конкретних умов експлуатації. Мета дослідження − розроблення математичних моделей та програмного забезпечення для проведення обчислювального експерименту з визначення ефективності використання всмоктувальної системи, розташованої біля автотраси. Методика. Для математичного моделювання поширення забруднювальних речовин у робочих зонах біля автотраси та з використанням всмоктувальної системи захисту застосовується аеродинамічна модель потенціального руху та рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки в повітрі. Запропонована математична модель дає можливість урахувати швидкість вітру, турбулентну дифузію, інтенсивність викиду домішки від авто, режим роботи всмоктувальної системи, присутність екрану на цій системі. Для розв’язання задачі аеродинаміки використовуються дві скінченнорізницеві схеми, що дозволяють визначити потенціал швидкості за явною формулою. Для чисельного інтегрування рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки застосовується метод розщеплення. Розроблено комп’ютерну програму для проведення обчислювального експерименту на базі побудованих чисельних моделей. Наукова новизна. Розроблено чисельні моделі для розв’язання задач аеродинаміки та масопереносу стосовно проблеми оцінювання ефективності використання спеціальної всмоктувальної системи, що дозволяє зменшити рівень забруднення повітря в робочих зонах біля автотраси. 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 використовуються всмоктувальні системи. Висновки. Побудовані чисельні моделі дають змогу швидко оцінювати ефективність використання спеціальної всмоктувальної системи, що встановлюється біля автотраси. Моделі враховують найбільш суттєві фізичні фактори, які впливають на формування областей забруднення біля автотраси. Практичне застосування моделей не потребує потужних комп’ютерів. Наведено результати обчислювального експерименту.

Посилання

Chernychenko I.O., Pershehuba Ya.V., Lytvynenko O.M. and Shvaher O.V. Osoblyvosti formuvannia kantserohennoho ryzyku dlia naselennia, shcho prozhyvaie v zoni vplyvu avtomahistrali [Features of carcinogenic risk formation for the population living in the zone of influence of the highway]. Zbirnyk naukovykh pratsʹ [Collection of Scientific Works]. 2010, vol. 56, pp. 159−167. (in Ukrainian).

Zgurovskiy M.Z., Skopetskiy V.V., Khrushch V.K and Belyaev N.N. Chislennoye modelirovaniye rasprostraneniya zagryazneniya v okruzhayushchey srede [Numerical modeling of pollution spreading in the environment]. Kyiv : Naukova Dumka Publ., 1997, 368 p. (in Russian).

Marchuk G.I. Matematicheskoye modelirovaniye v probleme okruzhayushchey sredy [Mathematical modeling in the environmental problem]. Moscow : Nauka Publ., 1982, 320 p. (in Russian).

Samarskiy A.A. Teoriya raznostnykh skhem [The theory of difference schemes]. Moscow : Nauka Publ., 1983, 616 p. (in Russian).

Biliaiev M., Pshinko O., Rusakova T., Biliaieva V. and Sladkowski A. Application of Local Exhaust Systems to Reduce Pollution Concentration near the Road. Transport Problems. 2020, vol. 15, iss. 4, part 1, pp. 137−148. DOI: i10.21307/tp-2020-055.

Brolin N. Development of Curved Noise and NOx Barrier. Digitala Vetenskapliga Arkivet. 2010. URL: http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:444437/FULLTEXT01.pdf

Brantley, Halley L., Hagler, Gayle S.W., Deshmukh, Parikshit J. and Baldauf Richard W. Field Assessment of the effects of Roadside Vegetation on Near Road Black Carbon and Particulate Matter. Science of The Total Environment, 2014, pp. 468−469. URL: https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?referer=&httpsredir=1&article= 1240&context=usepapapers.

Hagler G.S.W. Model evaluation of roadside barrier impact on near-road air pollution. Atmospheric Environment. 2011, vol. 45 (15), pp. 2522−2530. URL: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2011.02.030.

Heist D. et al. Estimating near-road pollutant dispersion: A model inter-comparison. Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2013, vol. 25, pp. 93−105. URL: https://cfpub.epa.gov/si/si_public_file_ download.cfm?p_download_id=516154&Lab=NERL

Jeong S.J. Effect of Double Noise-Barrier on Air Pollution Dispersion around Road, Using CFD. Asian Journal of Atmospheric Environment. 2013, vol. 8 (2), pp. 81−88. URL: http://koreascience.or.kr/article/ JAKO201420947475958.pdf

Wonsik C., Shishan Hu, Meilu He, Kozawa K. Spatial Heterogeneity of Roadway Pollutant in Los Angeles. URL: http://www.aqmd.gov/docs/default-source/technologyresearch/TechnologyForums/near-road-mitigationmeasures/ near _road_mitigation-agenda-presentations.pdf.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-22

Номер

Розділ

Статті