Search

Purpose. Emissions from mine ventilation system can create intensive atmosphere air pollution. As a rule, a huge amount of dust from mine fan enters atmosphere low layers. An important task is the development of methods to assess levels of the atmosphere pollution near mines and settlements. To solve this problem it is important to have physically proved mathematical models. Nowadays to predict the atmosphere pollution near settlements which are effected by mine fan the empirical model OND–86 is used. This model does not take into account many important physical factors. So, the purpose of this study is the development of quick computing mathematical model to predict the atmosphere pollution in case of dust emissions from mine fan. Methodology. To predict levels of the atmosphere pollution in case of mine fan work 3D equation of dust convective – diffusive flow was used. This equation takes into account gravity fallout, wind velocity, atmosphere turbulent diffusion, location of dust emission source. To sole modeling equation the implicit difference scheme of splitting was used. Findings. Developed mathematical model allows quick prediction of the level of atmosphere pollution in case of dust emissions from mine ventilation fan. The models allow to obtain zones of contamination near settlements which are situated in vicinity of mine. Originality. The developed mathematical model takes into account a number of physical factors, which at the present time are not considered on the days when prediction of the atmosphere pollution in settlements near mine is carried out. Practical value. On the basis of the developed mathematical model program code was created. This code can be used for evaluation of atmosphere pollution in settlements which are effected mine fan emissions., Мета. Викиди із системи вентиляції шахти можуть створювати інтенсивне забруднення атмосферного повітря. Як правило, величезна кількість пилу з шахтного вентилятора потрапляє в атмосферу в приземних шарах. Важливим завданням є розробка методів оцінки рівня забруднення атмосфери поблизу шахт і населених пунктів. Для вирішення цієї проблеми важливо мати фізично обґрунтовані математичні моделі. У наш час для прогнозування забруднення атмосфери шахтним вентилятором поблизу населених пунктів, використовують емпіричну модель OND–86. Ця модель не враховує багато важливих фізичних факторів. Тому метою нашого дослідження є розробка швидкодіючої математичної моделі для прогнозування забруднення атмосфери в разі викидів пилу з шахтного вентилятора. Методика. Для прогнозування рівня забруднення атмосфери під час роботи шахтного вентилятора використано тривимірне рівняння пилового конвективно-дифузійного потоку. Це рівняння враховує гравітаційні випадання, швидкість вітру, турбулентну дифузію в атмосфері, розташування джерела викидів пилу. Як єдине модельне рівняння використано неявну різницеву схему розщеплення. Результати. Розроблена математична модель дозволяє швидко прогнозувати рівень забруднення атмосфери в разі викидів пилу від шахтного вентилятора. Модель дозволяє виявити зони забруднення поблизу населених пунктів, які знаходяться в безпосередній близькості від шахти. Наукова новизна. Розроблена математична модель враховує ряд фізичних факторів, які наразі не беруть до уваги в дні, коли здійснюють прогноз забруднення атмосфери в населених пунктах, розташованих поблизу шахти. Практична значимість. На основі розробленої математичної моделі створено програмний код. Цей код може бути використаний для оцінки забруднення атмосфери в населених пунктах, де відбуваються викиди від шахтних вентиляторів., Цель. Выбросы из системы вентиляции шахты могут создавать интенсивное загрязнение атмосферного воздуха. Как правило, огромное количество пыли из шахтного вентилятора попадает в атмосферу в приземных слоях. Важной задачей является разработка методов оценки уровня загрязнения атмосферы вблизи шахт и населенных пунктов. Для решения этой проблемы важно иметь физически обоснованные математические модели. В настоящее время для прогнозирования загрязнения атмосферы шахтным вентилятором вблизи населенных пунктов, используют эмпирическую модель OND–86. Эта модель не учитывает многие важные физические факторы. Поэтому целью данного исследования является разработка быстродействующей математической модели для прогнозирования загрязнения атмосферы в случае выбросов пыли из шахтного вентилятора. Методика. Для прогнозирования уровня загрязнения атмосферы при работе шахтного вентилятора использовано трехмерное уравнение пылевого конвективно-диффузионного потока. Это уравнение учитывает гравитационные выпадения, скорость ветра, турбулентную диффузию в атмосфере, расположение источника выбросов пыли. В качестве единственного модельного уравнения использована неявная разностная схема расщепления. Результаты. Разработанная математическая модель позволяет быстро прогнозировать уровень загрязнения атмосферы при выбросах пыли от шахтного вентилятора. Модель позволяет определить зоны загрязнения вблизи населенных пунктов, которые находятся в непосредственной близости от шахты. Научная новизна. Разработанная математическая модель учитывает ряд физических факторов, которые в настоящее время не учитываются в дни, когда осуществляют прогноз загрязнения атмосферы в населенных пунктах, расположенных вблизи шахты. Практическая значимость. На основе разработанной математической модели создан программный код. Этот код может быть использован для оценки загрязнения атмосферы в населенных пунктах, где происходят выбросы от шахтных вентиляторов.

Purpose. Explosions in open pits lead to the formation of dust clouds. These clouds lead to intense air pollution. An important task is the development of methods for predicting the dynamics of atmospheric air pollution during explosions in open pits. The purpose of this work is development of a numerical model to predict atmosphere pollution after explosion in open mine pit. The task is to develop a numerical model that would allow for the calculation to take into account the geometrical shape of the open pit mine, the parameters of the meteorological situation (wind speed, atmosphere), the shape of the dust cloud that is formed in the open pit mine at the site of the explosion. Methodology. Mathematical modeling of dust cloud dispersion during an explosion in an open pit mine is based on the use of fundamental equations of aerodynamics and mass transfer. The airflow velocity field in the open pit mine is modeled using the Laplace equation for the velocity potential. The formation of the concentration field of dust is modeled on the basis of the equation of convective-diffusion dispersion of an impurity. For numerical integration of modeling equations, difference schemes are used. The Laplace equation for the velocity potential is numerically integrated using the Richardson method. For the numerical integration of the convective-diffusion dispersion equation for an impurity, an implicit difference splitting scheme is used. Findings. A CFD model has been developed that allows you to calculate the formation of pollution zones during the movement of a dust cloud in the open pit mine. A feature of the developed model is the speed of calculation. For practical use of the developed model, standard input information is required. Originality. In contrast to the existing models in Ukraine, the developed numerical model allows taking into account the geometrical shape of the open pit mine and the geometrical shape of the dust cloud when making predictive calculations to assess the level of air pollution caused by explosions in open pits. Practical value. The developed numerical model can be implemented on computers of low and medium power. For practical use of the numerical model, standard information on meteorological conditions in open pit mine is required. The numerical model can be used for environmental assessment of the effect of explosions in open pit mine on environmental pollution and work areas., Цель. Взрывы в карьерах приводят к образованию пылевых облаков, которые интенсивно загрязняют атмосферный воздух. Целью данной работы является разработка численной модели для прогнозирования загрязнения атмосферы после взрыва в карьере. Эта численная модель должна при расчете учитывать геометрическую форму карьера, параметры метеорологической ситуации (скорость ветра, состояние атмосферы), форму пылевого облака, которое образуется в карьере на месте взрыва. Методика. Математическое моделирование рассеивания пылевого облака при взрыве в карьере основывается на использовании фундаментальных уравнений аэродинамики и массопереноса. Поле скорости воздушного потока в карьере моделируется с помощью уравнения Лапласа для потенциала скорости. Формирование концентрационного поля пыли моделируется на базе уравнения конвективно-диффузионного рассеивания примеси. Для численного интегрирования моделирующих уравнений использованы разностные схемы. Уравнение Лапласа для потенциала скорости численно интегрируется с помощью метода Ричардсона. Для численного интегрирования уравнения конвективно-диффузионного рассеивания примеси использована неявная разностная схема расщепления. Результаты. Разработана CFD – модель, которая позволяет выполнить расчет формирования зон загрязнения при движении пылевого облака в карьере. Особенностью разработанной модели является быстрота расчета. Для её практического использования необходима стандартная входная информация. Научная новизна. В отличие от существующих в Украине моделей, разработанная численная модель позволяет учитывать геометрическую форму карьера и геометрическую форму пылевого облака для проведения прогнозных расчетов по оценке уровня загрязнения атмосферного воздуха при взрывах в карьерах. Практическая значимость. Разработанная численная модель может быть имплементирована на компьютерах малой и средней мощности с использованием стандартной информация о метеоусловиях в карьере. Эту модель можно использовать для экологической оценки влияния взрывов в карьере на загрязнение окружающей среды и рабочих зон., Мета. Вибухи в кар’єрах призводять до утворення пилових хмар, які інтенсивно забруднюють атмосферне повітря. Метою цієї роботи є розробка чисельної моделі для прогнозування забруднення атмосфери після вибуху в кар’єрі. Така чисельна модель повинна під час розрахунку враховувати геометричну форму кар'єру, параметри метеорологічної ситуації (швидкість вітру, стан атмосфери), форму пилової хмари, що утворюється в кар’єрі на місці вибуху. Методика. Математичне моделювання розсіювання пилової хмари під час вибуху в кар’єрі ґрунтується на використанні фундаментальних рівнянь аеродинаміки й масопереносу. Поле швидкості повітряного потоку в кар’єрі моделюється за допомогою рівняння Лапласа для потенціалу швидкості. Формування концентраційного поля пилу моделюється на основі рівняння конвективно-дифузійного розсіювання домішки. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь використано різницеві схеми. Рівняння Лапласа для потенціалу швидкості чисельно інтегрується за допомогою методу Річардсона. Для чисельного інтегрування рівняння конвективно-дифузійного розсіювання домішки використано неявну різницеву схему розщеплення. Результати. Розроблено CFD – модель, яка дозволяє виконати розрахунок формування зон забруднення під часу руху пилової хмари в кар’єрі. Особливістю розробленої моделі є швидкість розрахунку. Для її практичного використання необхідна стандартна вхідна інформація. Наукова новизна. На відміну від наявних в Україні моделей, розроблена чисельна модель дозволяє враховувати геометричну форму кар’єра й геометричну форму пилової хмари для проведення прогнозних розрахунків з оцінки рівня забруднення атмосферного повітря під час вибухів у кар’єрах. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути імплементована на комп’ютерах малої й середньої потужності використанням стандартної інформації про метеоумови в кар’єрі. Цю модель можна використовувати для екологічної оцінки впливу вибухів у кар’єрі на забруднення навколишнього середовища й робочих зон.

The methods for calculation of recurrence plots in space with a scalar product were developed. They enable examining the properties and features of the vector of states of dynamical systems of various complexity in natural and social spheres. A new scientific result is the development of scientific-methodical apparatus to calculate recurrence plots of vectors of states of systems in metric spaces expanded on the basis of scalar product. Two methods for calculation of recurrence plots for vectors of states of complex dynamic systems, which are highly informative, moderately complex and universal in dimensionality of the studied space of states, were proposed. In practice, the proposed methods can be used to calculate and compare recurrence plots of states of the studied systems in metric spaces of different dimensionality without additional normalizing. The functionality of the proposed methods was verified based on experimental observations of concentrations of formaldehyde, ammonia and carbon monoxide in the atmosphere of an industrial city. It was established that at the values of angular size of the area of 10° and 30°, the proposed method for calculation of recurrence plots is more informative, less complex and invariant relative to dimensionality of the space of states. It was shown that the methods for calculation of recurrence plots in space with scalar product make it possible to use them if there are short-time intervals of the absence of observations. It was experimentally determined that in some cases of parameters, the results of computation of recurrence plots based on the developed methods coincide with the results obtained when using the known methods. This indicates a more general nature of the proposed methods., Разработаны методы вычисления рекуррентных диаграмм в пространстве со скалярным произведением, которые позволяют изучать свойства и особенности вектора состояний различных по сложности динамических систем природной та социальной сферы. Новый научный результат заключается в разработке научно-методического аппарата для вычисления рекуррентных диаграмм векторов состояний систем в расширенных на основе скалярного произведения метрических пространствах. Предложенные два метода вычисления рекуррентных диаграмм для векторов состояний сложных динамических систем, которые имеют высокую информативность, умеренную сложность и универсальность по размерности исследуемого пространства состояний. На практике предложенные методы могут использоваться для вычисления и сравнения рекуррентных диаграмм состояний исследуемых систем в метрических пространствах различной размерности без дополнительного нормирования. Проверка работоспособности предложенных методов проведена на основе экспериментальных наблюдений концентраций формальдегида, аммиака и оксида углерода в атмосфере промышленного города. Установлено, что при значениях углового размера области 10° и 30°предлагаемый метод вычисления рекуррентных диаграмм имеет повышенную информативность, меньшую сложность и инвариантность относительно размерности пространства состояний. Показано, что методы вычисления рекуррентных диаграмм в пространстве со скалярным произведением позволяют использовать их при наличии кратковременных интервалов отсутствия наблюдений. Экспериментально установлено, что в отдельных случаях параметров результаты вычисления рекуррентных диаграмм на основе разработанных методов совпадают с результатами известных методов. Это свидетельствует о более общем характере предлагаемых методов, Розроблено методи обчислення рекурентних діаграм в просторі зі скалярним добутком, які дозволяють вивчати властивості і особливості вектора станів різних за складністю динамічних систем природної та соціальної сфери. Новий науковий результат полягає в розробці науково-методичного апарату для обчислення рекурентних діаграм векторів станів систем у розширених на основі скалярного добутку метричних просторах. Запропоновані два методи обчислення рекурентних діаграм для векторів станів складних динамічних систем, які мають високу інформативність, помірну складність і універсальність щодо розмірності досліджуваного простору станів. На практиці запропоновані методи можуть використовуватися для обчислення і порівняння рекурентних діаграм станів досліджуваних систем в метричних просторах різної розмірності без додаткової нормування. Перевірка працездатності запропонованих методів проведена на основі експериментальних спостережень концентрацій формальдегіду, аміаку та оксиду вуглецю в атмосфері промислового міста. Встановлено, що при значеннях кутового розміру області 10° і 30° запропонований метод обчислення рекурентних діаграм має підвищену інформативність, меншу складність та інваріантність до розмірності простору станів. Показано, що методи обчислення рекурентних діаграм в просторі зі скалярним добутком дозволяють використовувати їх при наявності короткочасних інтервалів відсутності спостережень. Експериментально встановлено, що в окремих випадках параметрів результати обчислення рекурентних діаграм на основі розроблених методів збігаються з результатами відомих методів. Це свідчить про більш загальний характер запропонованих методів

Purpose. The work involves the development of a numerical model for calculating the «vulnerability» zone of a possible terrorist attack objective with the use of a chemical agent in a built-up environment. The «vulnerability» zone is a territory near the attack objective, where the emission of a chemical agent during the attack will lead to undesirable consequences. The emission of a chemical agent outside the «vulnerability» zone will not create a dangerous concentration near the attack objective. Methodology. To solve this problem, we use the equation for the velocity potential, on the basis of which we determine the wind stream velocity field, and the equation adjoint to the equation of mass transfer in the atmospheric air of the chemical agent emitted in the event of a terrorist attack. During simulation, we take into account the uneven wind stream velocity field, atmospheric diffusion and the rate of emission of a chemically hazardous substance. For the numerical integration of the velocity potential equation, we use the method of A. A. Samarsky. For numerical solution of the adjoint equation, we introduce new variables and use an implicit difference splitting scheme. The peculiarity of the developed numerical model is the possibility of operative estimation of the «vulnerability» zone near a possible attack objective. Findings. The developed numerical model and computer program can be used for scientifically grounded assessment of the «vulnerability» zone near significant facilities in the event of possible attacks with the use of chemical (biological) agents. The constructed numerical model can be implemented on computers of small and medium power, which allows it to be widely used to solve the problems of this class when developing the emergency response plan. The results of the computational experiment are presented, which allow us to evaluate the possibilities of the proposed numerical model. Originality. An effective numerical model is proposed for calculating the «vulnerability» zone near the facility, which may be the target of a terrorist attack with the use of a chemical agent. The model is based on the numerical integration of the velocity potential equation and the equation adjoint to the equation of mass transfer of a chemically dangerous substance in the atmosphere. Practical value. The developed model can be used to organize protective actions near the target facility of a possible chemical attack by terrorists., Цель. Работа предполагает разработку численной модели для расчета зоны «уязвимости» возможного объекта атаки террориста с применением химического агента в условиях застройки. Зона «уязвимости» представляет собой территорию возле объекта атаки, где эмиссия химического агента при теракте приведет к нежелательным последствиям. Эмиссия химического агента вне зоны «уязвимости» не создаст опасной концентрации возле объекта атаки. Методика. Для решения поставленной задачи использовано уравнение для потенциала скорости, на базе которого определено поле скорости ветрового потока, и уравнение, сопряженное с уравнением массопереноса в атмосферном воздухе химического агента, выброшенного в случае теракта. При моделировании были учтены неравномерное поле скорости ветрового потока, атмосферная диффузия, интенсивность выброса химически опасного вещества. При численном интегрировании уравнения для потенциала скорости использован метод Самарского А. А. Для численного решения сопряженного уравнения введены новые переменные и применена неявная разностная схема расщепления. Особенностью разработанной численной модели является возможность оперативной оценки зоны «уязвимости» возле возможного объекта атаки. Результаты. Разработанная численная модель и компьютерная программа могут быть использованы для научно обоснованной оценки положения зоны «уязвимости» возле значимых объектов в случае возможных терактов с применением химических (биологических) агентов. Построенная численная модель может быть реализована на компьютерах малой и средней мощности, что позволяет широко использовать ее для решения задач рассматриваемого класса при разработке плана ликвидации в аварийной ситуации. Представлены результаты вычислительного эксперимента, позволяющие оценить возможности этой численной модели. Научная новизна. Предложена эффективная численная модель для расчета зоны «уязвимости» возле объекта, который может быть целью террористической атаки с применением химического агента. Модель основана на численном интегрировании уравнения для потенциала скорости и уравнения, являющегося сопряженным к уравнению массопереноса химически опасного вещества в атмосфере. Практическая значимость. Разработанная модель может быть использована для организации защитных мероприятий возле объектов возможной химической атаки террориста., Мета. Робота передбачає розробку чисельної моделі для розрахунку зони «уразливості» можливого об’єкта атаки терориста із застосуванням хімічного агента в умовах забудови. Зона «уразливості» являє собою територію біля об’єкта атаки, де емісія хімічного агента під час теракту призведе до небажаних наслідків. Емісія хімічного агента поза зоною «уразливості» не створить небезпечну концентрацію біля об’єкта атаки. Методика. Для вирішення поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості вітрового потоку, і рівняння, спряжене з рівнянням масопереносу в атмосферному повітрі хімічного агента, викинутого в разі теракту. Під час моделювання були враховані нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферна дифузія, інтенсивність викиду хімічно небезпечної речовини. Під час чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використаний метод Самарського А. А. Для чисельного розв’язання спряженого рівняння введені нові змінні та застосована неявна різницева схема розщеплення. Особливістю розробленої чисельної моделі є можливість оперативної оцінки зони «уразливості» біля можливого об’єкта атаки. Результати. Розроблена чисельна модель і комп’ютерна програма можуть бути використані для науково обґрунтованої оцінки стану зони «уразливості» біля важливих об’єктів у разі можливих терактів із застосуванням хімічних (біологічних) агентів. Побудована чисельна модель може бути реалізована на комп’ютерах малої і середньої потужності, що дозволяє широко використовувати її для вирішення завдань зазначеного класу під час розробки плану ліквідації в аварійній ситуації. Наведені результати обчислювального експерименту, що дозволяють оцінити можливості цієї чисельної моделі. Наукова новизна. Запропоновано ефективну чисельну модель для розрахунку зони «уразливості» біля об’єкта, який може бути ціллю терористичної атаки із застосуванням хімічного агента. Модель заснована на чисельному інтегруванні рівняння для потенціалу швидкості й рівняння, що є спряженим до рівняння масопереносу хімічно небезпечної речовини в атмосфері. Практична значимість. Розроблена модель може бути використана для організації захисних заходів біля об’єктів можливої хімічної атаки терориста.

Purpose. The scientific paper solves the question of 2D numerical model development, which allows quick computation of air pollution in streets from vehicles. The aim of the work is numerical model development that would enable to predict the level of air pollution by using protective barriers along the road. Methodology. The developed model is based on the equation of inviscid flow and equation of pollutant transfer. Potential equation is used to compute velocity field of air flow near road in the case of protection barriers application. To solve equation for potential flow implicit difference scheme of «conditional approximation« is used. The implicit change – triangle difference scheme is used to solve equation of convective – diffusive dispersion. Numerical integration is carried out using the rectangular difference grid. Method of porosity technique («markers method») is used to create the form of comprehensive computational region. Emission of toxic gases from vehicle is modeled using Delta function for point source.Findings. Authors developed 2D numerical model. It takes into account the main physical factors affecting the process of dispersion of pollutants in the atmosphere when emissions of vehicle including protection barriers near the road. On the basis of the developed numerical models a computational experiment was performed to estimate the level of air pollution in the street. Originality. A numerical model has been created. It makes it possible to calculate 2D aerodynamics of the wind flow in the presence of noises and the process of mass transfer of toxic gas emissions from the motorway. The model allows taking into account the presence of the car on the road, the form of a protective barrier, the presence of a curb. Calculations have been performed to determine the contamination zone formed at the protective barrier that is located at the motorway. Practical value. An effective numerical model that can be applied in the development of environmental protection measures for the operation of road transport in the city is considered. The developed model allows estimating sizes, the form and intensity of a zone of pollution at a motorway., Цель. В научной статье необходимо решить вопрос разработки 2D численной модели, которая позволила бы быстро рассчитать процесс загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта. Предполагается также создать численную модель, которая давала б возможность прогнозировать уровень загрязнения атмосферного воздуха при использовании защитных барьеров у дороги. Методика. Использована разработанная модель, основанная на уравнении невязкой жидкости и уравнении массопереноса. Уравнение для потенциала скорости используется для расчета поля скорости воздушного потока при эксплуатации барьеров. При решении уравнения для потенциала скорости задействована неявная разностная схема «условной аппроксимации». Для численного решения задачи массопереноса употребляется неявная попеременно-треугольная разностная схема. Численное интегрирование осуществляется на прямоугольной разностной сетке. Для формирования сложной формы расчетной области применяются маркеры. А для моделирования источника эмиссии – модель точечного источника, которая моделируется с помощью дельта-функции Дирака. Результаты. Авторами разработана 2D численная модель, которая учитывает основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания вредных веществ в атмосфере при выбросах от автотранспорта с учетом размещения защитных барьеров у дороги. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения воздушной среды на улице. Научная новизна. Создана численная модель, которая позволяет рассчитать 2D аэродинамику ветрового потока в условиях наличия помех и процесс массопереноса выбросов токсичных газов от автотрассы. Модель позволяет учитывать наличие автомобиля на дороге, форму защитного барьера, присутствие бордюра. Выполнены расчеты по определению зоны загрязнения, формируемой у защитного барьера, который расположен у автомагистрали. Практическая значимость. Рассмотрена эффективная численная модель, которая может быть применена при разработке мероприятий по охране окружающей среды при эксплуатации автомобильного транспорта в городе. Разработанная модель позволяет оценить размеры, форму и интенсивность зоны загрязнения у автомагистрали., Мета. У науковій статті необхідно вирішити питання щодо розробки 2D чисельної моделі, яка дозволила б швидко розрахувати процес забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту. Передбачено також створити чисельну модель, що давала б можливість прогнозувати рівень забруднення атмосферного повітря при використанні захисних бар’єрів біля дороги. Методика. Використано розроблену модель, яка базується на рівнянні нев’язкої рідини та рівнянні масопереносу. Рівняння для потенціалу швидкості використовується для розрахунку поля швидкості повітряного потоку при експлуатації бар’єрів. При вирішенні рівняння для потенціалу швидкості задіяна неявна різницева схема «умовної апроксимації». Для чисельного рішення задачі масопереносу вживається неявна поперемінно-трикутна різницева схема. Чисельне інтегрування здійснюється на прямокутній різницевій сітці. Для формування складної форми розрахункової області використовуються маркери, а для моделювання джерела емісії – модель точкового джерела, яка формується за допомогою дельта-функції Дірака. Результати. Авторами розроблено 2D чисельну модель, яка враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання шкідливих речовин в атмосфері при викидах від автотранспорту з урахуванням розміщення захисних бар’єрів біля дороги. На основі побудованих чисельних моделей проведено обчислювальний експеримент із оцінки рівня забруднення повітряного середовища на вулиці. Наукова новизна. Створено чисельну модель, яка дозволяє розрахувати 2D аеродинаміку вітрового потоку в умовах наявності перешкод та процес масопереносу викидів токсичних газів від автотраси. Модель дозволяє враховувати наявність автомобіля на дорозі, форму захисного бар’єру, присутність бордюру. Виконано розрахунки по визначенню зони забруднення, що формується біля захисного бар’єру, розташованого біля автомагістралі. Практична значимість. Розглянута ефективна чисельна модель, яка може бути застосована при розробці заходів із охорони навколишнього середовища при експлуатації автомобільного транспорту в місті. Розроблена модель дозволяє оцінити розміри, форму та інтенсивність зони забруднення біля автомагістралі.

Purpose. The aim of this work is development of numerical model, which allows to calculate the efficiency of neutralizer supply for reduction of air pollution in case of unplanned ammonia emission at the territory of ammonia pump station. The numerical model should allow fast calculating, taking into account the meteorological parameters and buildings situated near the source of toxic chemical emission and equipment for neutralizer supply. Methodology. The developed model is based on the equation for potential flow and equation of pollutant dispersion. To simulate the chemical interaction between ammonia and neutralizer the stoichiometry equation is used. Equation of potential flow is used to compute flow pattern among buildings. To solve the equation for potential flow the Samarskii implicit difference scheme is used. The implicit change-triangle difference scheme is used to solve equation of mass transfer. While for the numerical integration the authors use the rectangular difference grid. Method of porosity technique («markers method») is applied to create the form of comprehensive computational region. Emission of ammonia is modeled using Delta function for point source. Findings. Developed numerical model belongs to the class of «diagnostic models». This model takes into account the main physical factors affecting the process of dispersion of ammonia and neutralizer in the atmosphere, as well as the influence of buildings on admixture dispersion. On the basis of the developed numerical models the authors carried out a computational experiment to estimate the efficiency of neutralizer supply for reduction of air pollution in case of unplanned ammonia release at ammonia pump station. Originality. Developed numerical model allows calculating the flow pattern among buildings and estimating the efficiency of neutralizer supply for reduction of air pollution in the case unplanned ammonia release. Practical value. Model allows performing fast calculations of the atmosphere pollution in the case of unplanned ammonia release, Мета. Метою даної роботи є побудова чисельної моделі, що дозволяє розраховувати ефективність застосування нейтралізатора для зниження концентрацій аміаку в атмосфері в разі його раптового викиду на території аміачної насосної станції. Властивостями розробленої моделі повинні бути можливість швидкого розрахунку, врахування метеорологічних параметрів та будівель, що розташовані поблизу джерела викиду аміаку та нейтралізатора. Методика. Розроблена модель базується на рівнянні для потенційного потоку та рівнянні дисперсії домішки в атмосфері. Для моделювання хімічної взаємодії аміаку з нейтралізатором використовується рівняння стехіометрії. Рівняння потенційного потоку застосовується для розрахунку швидкості вітру між будівлями. Для вирішення рівняння потенційної течії використовується неявна різницева схема Самарського, а для чисельного рішення рівняння масопереносу – поперемінно-трикутна різницева схема. Чисельне інтегрування здійснюється з використанням прямокутної різницевої сітки. Метод маркування («метод маркерів») вживається для створення вигляду розрахункової області. Емісія аміаку моделюється з використанням дельта функції Дірака для точкового джерела. Результати. Розроблена чисельна модель відноситься до класу «діагностичні моделі». Ця модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання аміаку та нейтралізатора, а також вплив будівель на дисперсію домішки. На основі розроблених чисельних моделей було проведено обчислювальний експеримент із оцінки ефективності застосування нейтралізатора для зниження концентрацій аміаку в атмосфері в разі його раптового викиду на аміачні насосні станції. Наукова новизна. Розроблена чисельна модель дозволяє розрахувати структуру потоку серед будівель та оцінити ефективність подачі нейтралізатора для зменшення забруднення повітря у разі незапланованого вивільнення аміаку. Практична значимість. Модель дозволяє швидко розраховувати ефективність подачі нейтралізатора для зниження негативного впливу емісії аміаку на людей та навколишнє середовище., Цель. Целью данной работы является построение численной модели, которая позволяет рассчитывать эффективность применения нейтрализатора для снижения концентраций аммиака в атмосфере в случае его внезапного выброса на территории аммиачной насосной станции. Качествами построенной модели должны быть быстрый расчет, учет метеорологических параметров и зданий, что расположены вблизи источника выброса аммиака и нейтрализатора. Методика. Разработанная модель основана на уравнении для потенциального потока и уравнении дисперсии примеси в атмосфере. Для моделирования химического взаимодействия между аммиаком и нейтрализатором используется уравнение стехиометрии. Уравнение потенциального потока употребляется для расчета скорости ветра между зданиями. Для решения уравнения потенциального течения применяется неявная разностная схема Самарского. Для численного решения уравнения массопереноса используется попеременно-треугольная разностная схема, а для численного интегрирования – прямоугольная разностная сетка. Метод маркирования («метод маркеров») применяется для создания вида расчетной области. Эмиссия аммиака моделируется с использованием дельта функции Дирака для точечного источника. Результаты. Разработанная численная модель относится к классу «диагностические модели». Эта модель учитывает основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания аммиака и нейтрализатора, а также влияние зданий на дисперсию примеси. На основе разработанных численных моделей был проведен вычислительный эксперимент по оценке эффективности применения нейтрализатора для снижения концентраций аммиака в атмосфере в случае его внезапного выброса на аммиачной насосной станции. Научная новизна. Разработанная численная модель позволяет рассчитать структуру потока между зданиями и оценить эффективность подачи нейтрализатора для снижения загрязнения воздуха в случае незапланированного выделения аммиака. Практическая значимость. Модель позволяет быстро рассчитывать эффективность подачи нейтрализатора для снижения негативного влияния эмиссии аммиака на людей и окружающую среду.

Разработана численная модель для моделирования трехмерного процесса переноса загрязнителя в атмосфере. Модель основывается на численном интегрировании трехмерного уравнения переноса примеси. Для численного интегрирования используется неявная разностная схема. Представлены результаты численного моделирования., Постановка задачі. Внаслідок надзвичайних ситуацій техногенного характеру відбувається інтенсивне забруднення атмосфери. Прогнозування процесу розповсюдження забруднювача є важливим при прийнятті адекватних рішень під час локалізації зон забруднення та ліквідації наслідків аварійних ситуацій з хімічно небезпечними речовинами.Аналіз проблеми дослідження. Аналіз сучасних методів прогнозування забруднення атмосфери після аварій з небезпечними речовинами показав наявність суттєвих недоліків, а саме: вони не враховують вплив будівель на процес переносу небезпечних речовин в атмосфері, параметри метеоситуації та потребують великих втрат часу на отримання результату прогнозування. Таким чином, постає необхідність у створенні чисельних моделей, що дозволяють комплексно врахувати перелічені вище чинники та швидко виконувати розрахунки.Для практичного застосування вкрай важливо мати стійкі чисельні алгоритми, які дозволяли б розраховувати забруднення атмосфери для широкого кола аварійних ситуацій. Тому в даній роботі для прогнозу аварійного забруднення атмосфери застосовано неявну поперемінно-трикутну різницеву схему. Ця схема має особливість – вона є неявною за побудовою, але розрахунок значення концентрації здійснюється за явною схемою — метод «бегущего счета».Мета дослідження. Метою дослідження є розробка нової ефективної 3D чисельної моделі для розрахунку розсіювання токсичних газів в атмосфері, яка враховує вплив будівель на процес переносу забруднювача в атмосфері, параметри метеоситуації, легка в користуванні та для отримання результату прогнозування потребує 10–15 секунд.Висновки. Розроблено ефективну чисельну модель для моделювання тривимірного процесу забруднення атмосфери у разі надзвичайних ситуацій на базі гідродинамічної моделі потенціальної течії і тривимірного рівняння переносу домішки, які враховують вплив вітрового потоку на перенос забруднювача і хімічний розпад забруднюючої речовини.Розроблену модель було використано для розрахунку зони ураження в селітебній зоні у випадку аварії з викидом токсичних газів поблизу залізничного мосту. Представлено результати розрахунків, що ілюструють ефективність розробленої 3D моделі прогнозування розсіювання забруднювача в атмосфері. На основі проведених розрахунків показано, що у випадку аварійної ситуації можливе швидке та небезпечне забруднення атмосфери в селітебній зоні., A numerical model was developed to simulate the pollutant dispersion in the atmosphere after accidents. The model is based on the 3-D K-gradient model of pollutant dispersion. The implicit scheme is used for the numerical integration. Results of numerical experiment are presented.

A numerical model was developed to simulate the pollutant dispersion in the atmosphere after accidents. The model is based on the 3-D K-gradient model of pollutant dispersion. The implicit scheme is used for the numerical integration. Results of numerical experiment are presented. Разработана численная модель для моделирования трехмерного процесса переноса загрязнителя в атмосфере. Модель основывается на численном интегрировании трехмерного уравнения переноса примеси. Для численного интегрирования используется неявная разностная схема. Представлены результаты численного моделирования. Постановка задачі. Внаслідок надзвичайних ситуацій техногенного характеру відбувається інтенсивне забруднення атмосфери. Прогнозування процесу розповсюдження забруднювача є важливим при прийнятті адекватних рішень під час локалізації зон забруднення та ліквідації наслідків аварійних ситуацій з хімічно небезпечними речовинами.Аналіз проблеми дослідження. Аналіз сучасних методів прогнозування забруднення атмосфери після аварій з небезпечними речовинами показав наявність суттєвих недоліків, а саме: вони не враховують вплив будівель на процес переносу небезпечних речовин в атмосфері, параметри метеоситуації та потребують великих втрат часу на отримання результату прогнозування. Таким чином, постає необхідність у створенні чисельних моделей, що дозволяють комплексно врахувати перелічені вище чинники та швидко виконувати розрахунки.Для практичного застосування вкрай важливо мати стійкі чисельні алгоритми, які дозволяли б розраховувати забруднення атмосфери для широкого кола аварійних ситуацій. Тому в даній роботі для прогнозу аварійного забруднення атмосфери застосовано неявну поперемінно-трикутну різницеву схему. Ця схема має особливість – вона є неявною за побудовою, але розрахунок значення концентрації здійснюється за явною схемою — метод «бегущего счета».Мета дослідження. Метою дослідження є розробка нової ефективної 3D чисельної моделі для розрахунку розсіювання токсичних газів в атмосфері, яка враховує вплив будівель на процес переносу забруднювача в атмосфері, параметри метеоситуації, легка в користуванні та для отримання результату прогнозування потребує 10–15 секунд.Висновки. Розроблено ефективну чисельну модель для моделювання тривимірного процесу забруднення атмосфери у разі надзвичайних ситуацій на базі гідродинамічної моделі потенціальної течії і тривимірного рівняння переносу домішки, які враховують вплив вітрового потоку на перенос забруднювача і хімічний розпад забруднюючої речовини.Розроблену модель було використано для розрахунку зони ураження в селітебній зоні у випадку аварії з викидом токсичних газів поблизу залізничного мосту. Представлено результати розрахунків, що ілюструють ефективність розробленої 3D моделі прогнозування розсіювання забруднювача в атмосфері. На основі проведених розрахунків показано, що у випадку аварійної ситуації можливе швидке та небезпечне забруднення атмосфери в селітебній зоні.

This study explores the influence of natural environment on the content of chemical elements in the epiphytic moss Pylaisia polyantha, picked from six areas remote from industrial centres in Siberia. The neutron activation analysis determined concentrations of 25 chemical elements (mostly heavy metals). According to correlation analysis, none of the climatic variables (i.e. temperature, precipitation and airflow direction) is separately significant for the accumulation of the examined chemical elements by the moss. The concentrations of chemical elements in mosses picked in different plant subzones or belts definitely vary. This means that the environment characteristic of plant subzones or belts and phytocenosis types influence the accumulation of chemical elements in the moss. The sample selection area belongs to a certain plant subzone or belt and this reflects the overall influence of climatic and other ecological factors. However, phytocenosis properties (i.e. stand thickness, canopy density degree, ...