Математическое моделирование процессов локального загрязнения воздушной среды на горнопромышленных объектах

  • автор:
  • специальность ВАК РФ: 11.00.09
  • научная степень: Докторская
  • год, место защиты: 1998, Санкт-Петербург
  • количество страниц: 51 с.; 20х15 см
  • автореферат: нет
  • стоимость: 240,00 руб.
  • нашли дешевле: сделаем скидку
  • формат: PDF + TXT (текстовый слой)
pdftxt

действует скидка от количества
2 диссертации по 223 руб.
3, 4 диссертации по 216 руб.
5, 6 диссертаций по 204 руб.
7 и более диссертаций по 192 руб.
Титульный лист Математическое моделирование процессов локального загрязнения воздушной среды на горнопромышленных объектах
Оглавление Математическое моделирование процессов локального загрязнения воздушной среды на горнопромышленных объектах
Содержание Математическое моделирование процессов локального загрязнения воздушной среды на горнопромышленных объектах
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертация, представленная в форме научного доклада, содержит краткое изложение, теоретическое обобщение и анализ полученных и опубликованных в 1979-1998 гг. результатов исследований по математическому моделированию процессов локальной динамики и загрязнения атмосферы в зоне деятельности горнопромышленных объектов.
Актуальность проблемы. Обострение проблемы атмосферного загрязнения в индустриальных районах предъявило новые требования к разработке систем обоснования атмосфероохранных мероприятий, оценки и прогноза состояния атмосферы. При этом, широкий класс задач локального атмосферного загрязнения требует разработки новых моделей динамики атмосферы и распространения примесей в условиях сложной топографии и ограниченных объемов.
Наиболее типичными и сложными объектами такого типа являются предприятия горной промышленности, для которых использование общих методов расчета атмосферного загрязнения во многих случаях является неприменимым в силу сложной структуры воздушных течений и циркуляций.
Проблема поддержания нормальных санитарных условий (ПДК) в атмосфере на рабочих местах и территориях, прилегающих к горнодобывающим предприятиям, разбивается на два больших класса задач: в атмосфероохранные задачи окружающей среды при разработке полезных ископаемых, решаемые в рамках общей проблемы охраны окружающей среды;
« обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих, изучаемое в рамках разделов горной науки: рудничной аэрологии и аэрологии карьеров, а также промышленной вентиляции.
Перечисленные задачи во многом решаются независимо, хотя для ряда задач требуется комплексный подход к их решению. Так, вентиляция подземных выработок - отдельная задача, мало связанная с проблемой окружающей среды для большинства рудников. Однако для угольных шахт выбросы загрязненного воздуха из воздуховыдающих стволов в ряде случаев могут явиться причиной загрязнения воздушного бассейна, если своевременно не принять необходимые атмосфероохранные мероприятия. Проблема нормализации атмосферы карьеров должна рассматриваться как единая задача сохранения требуемой чистоты воздуха как внутри, так и вне карьера.
Решение задач рудничной аэрологии сводится, в основном, к обоснованию и выбору способов и средств вентиляции и газопылеподавления в подземных выработках и сооружениях. Задачи проветривания протяженных выработок и разветвленных вентиляционных сетей допускают линеаризацию и достаточно изучены. При решении же задач кондиционирования и проветривания выработок большого объема и подземных сооружений, вследствие образования сложных видов течений (рециркуляционных и застойных зон) в пространстве выработки и существенного влияния - в ряде случаев - температурных или плотностных неоднородностей на процессы динамики атмосферы, применение упрощенных линеаризованных и равновесных подходов затруднено. Поэтому, для расчета реальных полей концентрации и скорости необходимо построение двумерных или трехмерных математических моделей. Модели аналогичного типа нужны и доя обоснованного решения задач вентиляции и контроля загрязнения промышленных помещений.
Проблемы нормализации атмосферы карьеров возникли в связи с резким углублением открытых горных работ (в настоящее время до 500 м , в проектах - до 700 м) около 30 лет назад. Накоплен большой эмпирический материал, однако отсутствие аналогов решения таких задач и сложность проблемы оставляют вопрос обоснования путей эффективного оздоровления атмосферы глубоких карьеров во многом открытым.

Разработаны три метода расчета распространения газопылевого облака после взрыва как в карьере, так и в окружающей среде на основе математических моделей различного уровня сложности:
1. Трехмерная численная модель динамики атмосферы и переноса примесей, изложенная в работах /30, 43/. Расчет загрязнения атмосферы после массовых взрывов на ее основе отработан на базе угольных разрезов КАТЭКа и Южно-Якутского ТПК (разрез Нерюнгринский) /41/. Достоинством этой модели является возможность детального учета большого количества процессов и факторов: рельеф окружающей местности и пространственная геометрия карьера, температурная стратификация, взаимодействие подстилающей поверхности с атмосферой, неоднородность поля скорости, влажностные характеристики воздуха и почвы, турбулентная неоднородность атмосферы, взаимодействие примесей, их гравитационное оседание и др.
2. Упрощенная квазитрехмерная модель, основанная на численном решении двухмерных уравнений динамики атмосферы и распространения примесей /43/. В результате численного решения задачи определяется концентрация с(х,г,1), характеризуемая переносом и диффузией в плоскости (х, г). Окончательно, концентрация, после учета диффузии в направлении поперечном потоку определяется по аналитической формуле:
(2 р
ф.уа.о - с(х,г,1)-е"л сіа, а = а'2 = (29)
где И - исходный радиус пылегазового облака.
3. Модель, основанная на аналитическом описании поля скоростей потоков в карьере и окружающей среде и квазитрехмерном описании распространения газопылевого облака /43/ Поле скорости рассчитывается на основе линейной теории аэродинамической поверхности следующим образом:
и(х,г + // -10) [ г
- = І-* [А(х)- 1]ехр-л—-—К 2 - ЮМ,

(30)
где А(х) - коэффициент усиления (ослабления) скорости рельефом, который определяется как отношение между скоростью и(х) и скоростью набегающего ветра на высоте 2~" 10 м и рассчитывается из соотношения:

А(х)=- Г Л% + 1. <31>
п0 х
Данный подход имеет преимущество своей экономичностью и может использоваться для инженерных расчетов.
5.3. Исследование аэродинамики и проветривания промышленных площадок
Задачи, связанные с проблемой моделирования загрязнения и динамики атмосферы карьеров, особенно в постановке с использованием метода фиктивных областей (МФО) /4/, близки к проблемам моделирования воздушных циркуляций в уличных каньонах, загрязнения атмосферы в условиях застройки и промплощадок. Поэтому базовые модели /19, 30/ модифицировались для задач проветривания промплощадок. В работах /23, 37/ рассмотрен вариант такой модели с описанием геометрии области на основе МФО /30/. В /74, 79/ рассматривается продолжение этих работ, однако, для разрабатываемой модели используется другой подход к описанию рельефа местности и промплощадок на основе использования метода конечных объемов и локальных систем координат, следующих за поверхностью (ВВС), а для
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления

Рекомендуемые диссертации данного раздела