Численное моделирование процесса распространения активных аэрозольных выбросов в атмосфере

  • № 2(14) 2018

Страницы: 

20

 – 

35

Язык: русский

Открыть файл статьи
Открыть страницу статьи в Интернет

Аннотация

В статье исследуется процесс распространения активных аэрозольных соединений, образующихся вследствие химических реакций в атмосфере и перехода одних веществ в другие более токсичные вещества. Приведен краткий обзор научных работ, посвященных различным аспектам и математическому обеспечению процесса переноса и диффузии активных вредных веществ в атмосфере. Авторами разработана математическая модель исследуемого процесса, представленная в виде системы дифференциальных уравнений в частных производных. Модель описывает процесс трансформации аэрозольных частиц в другие более токсичные формы, происходящий под влиянием химических реакций в атмосфере. Так как разработанная математическая модель процесса описывается полной системой уравнений гидромеханики, то для её решения авторами предложен алгоритм расщепления системы на три независимых подзадачи. Предложенный подход позволяет численно интегрировать задачу на распределенной вычислительной системе при соответствующей программной реализации.

The process of distribution of active aerosol emissions, which are formed as a result of chemical reactions in the atmosphere and the transition of some substances to other more toxic substances is researched in the paper. A brief review of scientific papers devoted to various aspects and mathematical support of the process of transfer and diffusion of active harmful substances in the atmosphere is given. The authors developed a mathematical model of the process under study, presented in the form of a system of differential equations in partial derivatives. The model describes the process of transformation of aerosol particles into other more toxic forms, which occurs under the influence of chemical reactions in the atmosphere. Since the developed mathematical model of the process is described by the complete system of hydromechanical equations, then for its solution the authors propose an algorithm for splitting the system into three independent subtasks. The proposed approach makes it possible to integrate the problem numerically on a distributed computer system with the appropriate software implementation.

Список использованных источников

  1. Загрязнение воздуха в Китае является причиной смерти 4400 человек в день. URL: http://inosmi.ru/epoch_times/20150818/229704802.html?id=229704928.
  2.  Выступление Владимира Путина на открытии климатической конференции в Париже. URL: http://rusvesna.su/news/1448892801.
  3.  Марчук Г. И., Алоян А. Е. Динамика и кинетика газовых примесей и аэрозолей в ат- мосфере и их значение для биосферы // Биосфера, 2009. Т. 1. №1. С. 48–57.
  4.  Чернявский С. А. Математическая модель процесса распространения в атмосфере га- зовых загрязнителей при различных погодных условиях // Технические науки – от теории к практике, 2013. №20. URL: https://goo.gl/YnemTf.
  5.  Глушанин М. В. Математическое моделирование и разработка программного комплек- са в задачах распространения радионуклидов в атмосфере: дис. . . . канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2009. 179 с.
  6.  Дубровская О.А., Климова Е. Г. Прогнозирование распространения дымовых аэрозо- лей на территории Сибири // Вычислительные технологии, 2007. Т. 12. №5. С. 68–77.
  7.  Ионисян А. С. Математическое моделирование процесса распространения активной примеси в свободной и облачной атмосфере: дис. . . . канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 2003. 190 с.
  8.  Ревокатова А. П., Суркова Г. В., Кирсанов А. А., Ривин Г. С. Прогноз загрязнения ат- мосферы Московского региона с помощью модели COSMOART // Вестник Московско- го университета. Серия 5: География, 2012. №4. С. 25–32.
  9.  Dmitriev B. N., Petrov A. V., Sutorikhin I. A. Definition coordinates diffusion of particles of an impurity under the dynamic images of aerosol plums // SPIE. — 3991* 0277-786x/03. – P. 375–388.
  10.  Granovskiy E. A., Lyfar V. A., Skob Yu. A., Ugryumov M. L. Numerical Modeling of Hydrogen Release, Mixture and Dispersion in Atmosphere // Abstracts Book and CD–ROM. Proceedings the International Conference on Hydrogen Safety Place of publication: Pisa (Italy), 2005. — 10p. (ICHS Paper No. 110021)
  11.  Witcofski R. D., Chirivella J. E. Experimental and Analytical Analyses of the Mechanisms Governing the Dispersion of Flammable Clods Formed by Liquid Hydrogen Spills // Int. J. Hydrogen Energy, 1984. – Vol. 9. – №5 – P. 425–435.
  12. Петров А. В. Использование полистатической схемы визирования при мониторинге аэрозольных выбросов // Ползуновский вестник. 2004. №2. С. 99–103.
  13. Петров А. В., Суторихин И. А. Определение дисперсии примеси и мощности выброса от промышленного источника // Международная конференция «ENVIROMIS 2004».Тезисы докладов-Томск: ЦНТИ. 2004. С. 29.
  14. Макухин В. Л., Потемкин В. Л. Моделирование переноса и транс формации загрязня-ющих примесей , в том числе ртути , на акватории оз. Байкал // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера», 2012. Т. 4. №3. С. 286–292.
  15. Аргучинцев В. К. Численное моделирование распространения аэрозолей в пограничном слое атмосферы // Оптика атмосферы и океана, 1994. Т. 7. С. 1106–1111.
  16. Аргучинцев В. К., Аргучинцева А. В. Моделирование мезомасштабных гидротермоди-намических процессов и переноса антропогенных примесей в атмосфере и гидросферерегиона оз. Байкал // Иркутск : Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2007. С. 255.
  17. Павлий В. А., Аверин Г. В. Информационно-аналитические модели переноса примесей над территориально-распределенными объектами // Тези доп. мiжнар. наук. конф.“Iнтелектуальнi системи прийняття рiшень та прикладнi аспекти iнформацiйних технологiй” (ISDMIT 2006), Евпатория, 2006. С. 108–111.
  18. Левенец В. В., Ролик И. Л., Мец К.А Оценка риска при воздействии выбросов в атмосферу Вольногорского горно-металлургического комбината // Научно - производственный журнал «Экология и промышленность», 2009. №3. С. 83–89.
  19. Левенец В. В., Ролик И. Л. Метод выражения специфических и неспецифических ингаляционных рисков в единых показателях // Вестник НТУ «ХПИ», 2010. №69. С. 78–83.
  20. Кожевникова М. Ф., Левенец В. В., Ролик И. Л. Программная реализация метода оценки риска от загрязнения атмосферного воздуха выбросами химического производства// Вестник НТУ «ХПИ», 2009. №24 С. 164–171.
  21. Ravshanov N., Shertaev M., Toshtemirova N. Mathematical Model for the Study and Forecast of the Concentration of Harmful Substances in the Atmosphere // American Journal of Modeling and Optimization, 2015. – Vol. 3. – №2 – P. 35–39.
  22. Равшанов Н., Шарипов Д. К., Ахмедов Д. Моделирования процесса загрязнения окружающей среды с учетом рельефа местности погодно-климатических факторов // Информационные технологии моделирования и управления – Воронеж, 2015. №3 С. 222–235.
  23. Sharipov D. K. Development of mathematical software aerosol transport and diffusion of the atmospheric emissions // European Applied Sciences, 2013. – Vol. 1. – №1 – P. 233–240.

Список всех публикаций, цитирующих данную статью