МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НЕСТАЦІОНАРНОГО ПРОЦЕСУ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ

Автор(и)

  • М. М. БІЛЯЄВ Український державний університет науки і технологій, Ukraine
  • В. В. БІЛЯЄВА Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Ukraine
  • О. В. БЕРЛОВ Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
  • В. А. КОЗАЧИНА Український державний університет науки і технологій, Ukraine
  • З. М. ЯКУБОВСЬКА Український державний хіміко-технологічний університет, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.140723.13.949

Ключові слова:

забруднення повітря в робочому приміщенні, тривимірна чисельна модель, хімічно небезпечна речовина, робоча зона

Анотація

Постановка проблеми. Розглядається задача визначення динаміки забруднення повітря в робочому приміщенні під час затікання в нього повітря, що містить хімічно небезпечну речовину. Особливість даної задачі полягає в тому, що на формування областей забруднення в приміщенні впливають багато факторів, особливо внутрішня геометрія (наявність технологічного обладнання в приміщенні, меблі тощо). Тому потрібно мати спеціалізовані математичні моделі, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення повітря в приміщенні за даного типу забруднення. Мета – розроблення тривимірної чисельної моделі аеродинаміки повітряного потоку в приміщенні та масопереносу хімічно небезпечної речовини, що потрапляє в приміщення крізь систему вентиляції, для прогнозування ризику токсичного ураження працівників. Методика. Для моделювання процесу поширення хімічно небезпечної речовини в повітрі робочого приміщення використовується тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу хімічно небезпечної речовини. Поле швидкості повітряного потоку в робочому приміщенні розраховується на базі моделі потенціального руху нестислої рідини. Для чисельного інтегрування рівняння Лапласа для потенціалу швидкості використовуються дві скінченнорізницеві схеми. Для чисельного інтегрування тривимірного рівняння масопереносу домішки застосовуються метод розщеплення та скінченнорізницеві схеми. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації домішки обчислюється за явною формулою. Для проведення обчислювальних експериментів на базі розробленої чисельної моделі створено комп’ютерний код. Наукова новизна. Розроблено тривимірну чисельну модель для аналізу динаміки формування областей хімічного забруднення повітря в робочих приміщеннях у разі потрапляння домішки в приміщення скрізь систему вентиляції. Особливість моделі – врахування основних фізичних факторів, що впливають на формування областей забруднення та швидкість розрахунку. Практична значущість. Чисельна модель та комп’ютерний код, розроблений на її основі, дозволяють розв’язувати специфічні задачі, що виникають під час оцінювання ризику токсичного ураження працівників на хімічно небезпечних об’єктах. Висновки. Створено ефективну тривимірну чисельну модель та комп’ютерний код, що дозволяють прогнозувати рівень хімічного забруднення робочих приміщень за потрапляння токсичної речовини в приміщення крізь систему вентиляції. Наведено результати обчислювального експерименту.

Біографії авторів

М. М. БІЛЯЄВ, Український державний університет науки і технологій

Кафедра гідравліки, водопостачання та фізики, докт. техн. наук, проф.

В. В. БІЛЯЄВА, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

Кафедра аерогідромеханіки та енергомасопереносу, докт. техн. наук, доц.

О. В. БЕРЛОВ , Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра безпеки життєдіяльності, канд. техн. наук, доц.

В. А. КОЗАЧИНА , Український державний університет науки і технологій

Кафедра гідравліки, водопостачання та фізики, канд. техн. наук, доц.

З. М. ЯКУБОВСЬКА , Український державний хіміко-технологічний університет

Кафедра енергетики, канд. техн. наук, доц.

Посилання

Беляев Н. Н., Беляева В. В., Якубовская З. Н. Прогнозирование уровня загрязнения воздушной среды в помещениях. Днипро : Акцент ПП, 2015. 123 с.

Згуровский М. З. , Скопецкий В. В. , Хрущ В. К. , Беляев Н. Н. Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде. Київ : Наукова думка, 1997. 368 с.

Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. Москва : Наука, 1982. 320 с.

Самарский А. А. Теория разностных схем. Москва : Наука, 1983. 616 с.

Biliaiev M., Biliaieva V., Kozachyna V., Berlov O., Kalashnikov I. Numerical Simulation of Toxic Chemical Transport after Accidental Release at Chemical Plant. Romanian Journal of Information Science and Technology. 2020. Vol. 23. Рp. 3–23.

Ilic P., Ilic S., Stojanovic Bjelic L. Hazard modelling of accidental release chlorine gas using modern tool. ALOHA Software, Quality of Life. № 9. 2018. Рp. 38–45.

Min Zhang, Bin Zhao. Numerical simulation of air distribution’s impact on indoor air quality. Chemical Engineering Transactions. Vol. 51. 2016. 6 p.

Savytskyi M. V., Limam K., Adegov А. V., Kudryavcev A. P. Comparaison des systèmes de chauffage radiant dans les locaux du batiment a faible hauteur. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия : Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (устойчивого) развития. Вып. 68. 2013. С. 334–338.

Xudong Yang, Jelena Srebric, Xianting Li, Guoqing He. Performance of three air distribution systems in VOC removal from an area source. Building and Environment. Vol. 39. 2004. Pp. 1289–1299.

Yang Li. Numerical simulation and analysis for indoor air quality in different ventilation. Health. Vol. 4, № 12. 2012. Рp. 1352–1361.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-24