Распространение ПВО в приземном слое атмосферы

Системный анализ и моделирование процессов
Постановка задачи (продолжение)
Уравнение состояния идеального газа
Уравнение энтальпии смеси газ - влажный воздух
Здесь - абсолютная влажность воздуха;
- линейная температурная функция, равная
0, при T < 263K
(T-263)/20, при 263
1, при Т > 283 K
C – массовая концентрация пара (газа);
вектор скорости;
Начальные и граничные условия:
z = hПС невозмущенный поток приземного слоя атмосферы;
z= 0; U(x,y,z, ) = 0;

Системный анализ и моделирование процессов
Постановка задачи (продолжение)
Kx, Ky,Kz -коэффициенты турбулентной диффузии
KX = KY = Kz
Т
Z
Конвекция
Изотермия
Инверсия

Системный анализ и моделирование процессов
Цель решения: определить
Методы решения:
Автомодельные. Базируются на закономерностях турбулентного переноса и вероятностно-статистических представлениях о рассеянии поллютантов, не требуют трудоемких расчетов и экспериментов.
Дисперсионные (гауссовы). Постулируется, что распределение концентрации по сечению облака является нормальным (гауссовым) и определяется коэффициентами дисперсии
Численные. Основаны на численном решении уравнений Навье-Стокса с использованием тех или иных моделей турбулентности

Распространение первичного облака

Распространение вторичного облака

Системный анализ и моделирование процессов
Методика «ТОКСИ» (НТЦ «Промышленная безопасность»)
Допущения:
- газообразное ОХВ считается идеальным газом, свойства которого не зависят от температуры;
жидкое ОХВ считается несжимаемой жидкостью, свойства которой не зависят от температуры;
- истечение ОХВ и его испарение происходят с постоянной скоростью;
- в образовавшемся сразу после выброса облаке находится только ОХВ без подмешанного воздуха;
- разлив жидкой фазы происходит по твердой, не впитывающей поверхности с высотой разлившегося слоя 0,05 м;
при расчете рассеяния ОХВ в атмосфере используется гауссова модель диффузии пассивной примеси, осаждение ОХВ на подстилающую поверхность и его химические превращения не учитываются;
- метеоусловия остаются неизменными в течение времени экспозиции, а характеристики атмосферы - постоянны по высоте.
Сценарий 3. Полное разрушение оборудования, содержащего ОХВ в жидком состоянии

Системный анализ и моделирование процессов
Методика «ТОКСИ» (продолжение)
Исходными данными для расчета являются:
- физико-химические и токсикологические характеристики ОХВ;
- количество и технологические параметры ОХВ;
- параметры оборудования, в котором обращается ОХВ;
- вероятный сценарий выброса ОХВ в атмосферу;
- топографические характеристики территории вблизи аварийного объекта;
- метеоусловия на момент аварии;
- время экспозиции.
Масса ОХВ, образующая первичное облако Q3, кг складывается из массы ОХВ, переходящей в первичное облако при мгновенном вскипании перегретого ОХВ Q3г, массы ОХВ, переходящей в первичное облако в виде аэрозоля Q3ж, массы ОХВ, переходящая в первичное облако при кипении пролива Q3 и и массы газообразного ОХВ в оборудовании Qг, т.е.
Q3 = Q3г + Q3ж + Q3и + Qг.

Если величина Qг заранее неизвестна, то ее можно определить по формуле
– объемная доля оборудования, заполненная
газовой фазой
Системный анализ и моделирование процессов
Методика «ТОКСИ» (продолжение)
Расход ОХВ во вторичное облако, образующееся при испарении ОХВ из пролива q3и, кг/с равен
q3и = F
10-6 (5,83 + 4,1 U ) Pнас
Размер первичного облака в начальный момент времени R3, м равен

Системный анализ и моделирование процессов
Методика «ТОКСИ» (продолжение)
Определение полей концентрации ОХВ
Концентрация ОХВ при прохождении первичного облака
Концентрация ОХВ при прохождении вторичного облака, образующегося при истечении газообразного ОХВ из разрушенного оборудования при наличии пролива
Gн(x, y, z) = exp [

Системный анализ и моделирование процессов
Методика «ТОКСИ» (продолжение)
y =
x (220,2 * 60 + x/U)/ (220,2*60 + 600), если x/U
600
x, если x/U <600.
z = f (z0, x)* q(x),
где
Коэффициенты дисперсии
z0 – коэффициент, характеризующий шероховатость подстилающей поверхности;
Значения коэффициентов A1, A2, B1, B2, C3 зависят от класса устойчивости атмосферы, зависящего от скорости ветра и интенсивности теплого потока у поверхности земли

Системный анализ и моделирование процессов
Численные методы решения
Вычислительный комплекс PHOENICS
Застройка в районе мясокомбината «МИКОМС»

Системный анализ и моделирование процессов
Вычислительный комплекс PHOENICS
Распределение векторов скорости ветра в микрорайоне