МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОМАСОПЕРЕНОСУ В ЗАДАЧАХ ОХОРОНИ ПРАЦІ : ПИЛОВЕ ТА ТЕПЛОВЕ ЗАБРУДНЕННЯ

Анотація

Постановка проблеми. Функціонування багатьох виробництв пов'язане з пиловим та тепловим забрудненням повітряного середовища. Особливо інтенсивне пилове забруднення повітряного середовища має місце при функціонуванні гірничорудного комплексу. Інтенсивне теплове забруднення повітря відбувається при пожежах. Пожежі є небезпечним явищем на промислових та цивільних об’єктах. Якщо пожежа трапляється на промисловому об’єкті, де розташовані нафтосховища, то виникає дуже інтенсивна по розмірам область теплового забруднення атмосферного повітря. Створюється ризик теплового ураження працівників та виникає ризик займання нафтосховищ, що розташовані поряд з джерелом займання. Виникає важлива практична задача – зменшення ризику займання сусідніх сховищ. Одним з засобів зменшення ризику займання є використання захисних екранів, габіонів на промислових майданчиках. Для практики важливо заздалегідь визначати стійкість таких споруд під дією теплової хвилі та оцінювати "вклад» цих споруд на зменшення температури повітря біля сусідніх нафтосховищ. Зменшення температури повітря біля сусідніх сховищ підвищує стійкість наливних конструкцій. Рішення такого класу задач потребує використання спеціалізованих математичних моделей аеродинаміки та теплопереносу. Мета роботи. Створення CFD моделі для оцінювання теплових полів на промисловому майданчику при виникненні пожежі і розробка чисельних моделей для прогнозування пилового забруднення повітряного середовища. Методика. Для моделювання теплових полів на промисловому майданчику використовуються модель потенціальної течії та теплопереносу. Для моделювання нагріву захисної споруди (екран) використовується одновимірне рівняння теплопровідності. Чисельне інтегрування моделюючих рівнянь здійснюється за допомогою явних схем. Для моделювання пилового забруднення повітря використовується рівняння масопереносу. Наукова новизна. Запропоновані дві чисельні моделі для комплексного рішення задачі по визначенню поля температур на промисловому майданчику та всередині захисної споруди (екран), що використовується для зменшення теплового навантаження на сусіднє нафтосховище. Запропоновані чисельні моделі для аналізу пилового забруднення повітря. Практична значущість. Реалізація розроблених чисельних моделей реалізується в масштабі реального часу. При практичній реалізації чисельних моделей може бути отримана практично уся інформація відносно теплових полів, що формуються на промисловому майданчику при пожежі. Ця інформація дозволяє визначати області з інтенсивним підвищенням температури, тобто області зі значним ризиком ураження працівників. Висновки. Запропоновані ефективні чисельні моделі для рішення комплексних задач при виникненні пожежі на промисловому майданчику або при пиловому забрудненні. Моделі дають можливість оцінювати рівень теплового забруднення атмосферного повітря на майданчику та ефективність використання захисного екрану для зменшення температури повітря біля сусіднього сховища.