Search

Рассмотрен метод идентификации интенсивности источников химически взаимодействующих загрязняющих примесей с учетом явления самоочищения при достижении предельной концентрации. Для вычислительной реализации показана возможность применения параллельных методов на базе графических ускорителей архитектуры Nvidia CUDA. Метод идентификации источников в совокупности с параллельной вычислительной реализацией с использованием модифицированного метода красно-черного упорядочения (Д4) позволяет сократить время моделирования в 12 раз и использования оперативной памяти на 30% при применении графического ускорителя Nvidia c2050 по сравнению с узлом кластера НТУУ "КПИ"., The method of identification of the intensity of the sources of chemically interacting pollutants is presented. The implemented model includes the phenomenon of self-purification in reaching the limit concentration. For computational implementation the possibility is shown of using parallel methods based on Nvidia CUDA graphic processing units. The method of source identification combined with the parallel computing implementation using the modified red-black ordering (D4) method reduces simulation time by 12 times and the RAM usage by 30% when using the Nvidia c2050 graphics accelerator in comparison with the node of the NTUU "KPI" cluster., Розглянуто метод ідентифікації інтенсивності джерел хімічно взаємодійних забруднювальних домішок з урахуванням явища самоочищення під час досягнення граничної концентрації. Для обчислювальної реалізації показано можливість застосування паралельних методів на базі графічних прискорювачів архітектури Nvidia CUDA. Метод ідентифікації джерел в сукупності з паралельною обчислювальною реалізацією з використанням модифікованого методу червоно-чорного впорядкування (Д4) дає змогу скорочувати час моделювання у 12 разів та використовувати оперативну пам’ять на 30% у ході застосування графічного прискорювача Nvidia c2050 порівняно з вузлом кластера НТУУ "КПІ".

Цель. Научная работа предполагает разработку 3D-численных моделей, которые позволят рассчитывать процесс загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта с учетом химической трансформации вредных веществ. Также необходимо рассмотреть создание численных моделей, которые давали бы возможность прогнозировать уровень загрязнения атмосферного воздуха в условиях городской застройки. Методика. Для решения задачи по оценке уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта задействованы уравнения аэродинамики и массопереноса.Для решения дифференциальных уравнений аэродинамики и массопереноса используются конечно-разностные методы. Для численного интегрирования уравнения потенциала скорости применяется метод условной аппроксимации. Уравнение для потенциала скорости, записанное в разностном виде, разделяется на два уравнения, причем на каждом шаге разделения неизвестное значение потенциала скорости определяется по явной схеме бегущего счета, при этом сама разностная схема – неявная. Для численного интегрирования уравнения рассеивания выбросов в атмосфере применяется неявная попеременно-треугольная разностная схема расщепления. Выбросы от автотрассы моделируются серией точечных источников заданной интенсивности. Разработанные численные модели составляют основу созданного пакета прикладных программ. Результаты. Авторами созданы 3D-численные модели, которые относятся к классу «diagnosticmodels». Данные модели учитывают основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания вредных веществ в атмосфере при выбросах от автотранспорта с учетом химической трансформации вредных веществ. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения воздушной среды на улице. Научная новизна. Разработаны численные модели, которые позволяют рассчитать 3D аэродинамику ветрового потока в условиях городской застройки и процесс массопереноса выбросов от автотрассы. Модели позволяют учитывать химическую трансформацию выбросов в атмосфере. Выполнены расчеты по определению зоны загрязнения, которая формируется возле зданий, расположенных вдоль автомагистрали. Практическая значимость. Рассмотрены эффективные численные модели, которые могут быть применены при разработке мероприятий по охране окружающей среды при эксплуатации автомобильного транспорта в городе. Разработанные модели позволяют оценить размеры, форму и интенсивность зоны загрязнения возле автомагистрали., Purpose. Development of 3D numerical models, which allow us to calculate air pollution process from road transport emissions based on chemical transformation of pollutants. Creating numerical models, which would give the opportunity to predict the level of air pollution in urban areas. Methodology. To address the evaluation of the air pollution problem of emissions of vehicles the equations of aerodynamics and mass transfer were used. In order to solve differential equations of aerodynamics and mass transfer the finite difference methods are used. For the numerical integration of the equation for the velocity potential the method of conditional approximation was applied. The equation for the velocity potential written in difference form, is being split into two equations, and at each step of splitting the unknown value of the potential speed is determined by the explicit scheme of running account and the difference scheme itself is implicit. For the numerical integration of the equation of dispersion of emissions in the atmosphere is used implicit alternating-triangular difference splitting scheme. Emissions from the road are simulated by a series of point sources of a given intensity. The developed numerical models are the basis of established software package.Findings. There were developed 3D numerical models, which belong to the class «diagnostic models». These models take into account the main physical factors affecting the process of dispersion of pollutants in the atmosphere when emissions from road transport taking into account the chemical transformation of pollutants. On the basis of the constructed numerical models a computational experiment to assess the level of air pollution in the street was carried out. Originality. Numerical models that allow you to calculate the 3D aerodynamic of wind flow in urban areas and the process of mass transfer of emissions from the road were developed. The models make it possible to account the chemical transformation of emissions in the atmosphere. There were preformed the calculations to determine the contamination zone that formed near the buildings along the motorway.Practical value. There were considered efficient numerical models that can be used in the development of environmental protection measures in the operation of road transport in the city. The developed models allow us to estimate the size, shape and intensity of the contamination zone near the motorway., Мета. Наукова робота передбачає розробку 3D чисельних моделей, які дозволять розраховувати процес забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту з урахуванням хімічної трансформації шкідливих речовин. Також необхідно розглянути створення чисельних моделей, які давали б можливість прогнозувати рівень забруднення атмосферного повітря в умовах міської забудови. Методика. Для вирішення задачі по оцінці рівня забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту використовуються рівняння аеродинаміки та масопереносу. Для вирішення диференціальних рівнянь аеродинаміки та масопереносу задіяні кінцево-різницеві методи. Для чисельного інтегрування рівняння потенціалу швидкості застосовується метод умовної апроксимації. Рівняння для потенціалу швидкості, записане в різницевому вигляді, розділяються на два рівняння, причому на кожному кроці розділення невідоме значення потенціалу швидкості визначається за явною схемою біжучого рахунку, при цьому сама різницева схема – неявна. Для чисельного інтегрування рівняння розсіювання викидів в атмосфері застосовується неявна поперемінно-трикутна різницева схема розщеплення. Викиди від автотраси моделюються серією точкових джерел заданої інтенсивності. Розроблені чисельні моделі складають основу створеного пакета прикладних програм. Результати. Авторами створені 3D чисельні моделі, які відносяться до класу «diagnostic models». Дані моделі враховують основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання шкідливих речовин в атмосфері при викидах від автотранспорту з урахуванням хімічної трансформації шкідливих речовин. На основі побудованих чисельних моделей проведено обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення повітряного середовища на вулиці. Наукова новизна. Розроблено чисельні моделі, які дозволяють розрахувати 3D аеродинаміку вітрового потоку в умовах міської забудови та процес масопереносу викидів від автотраси. Моделі дозволяють враховувати хімічну трансформацію викидів в атмосфері. Виконано розрахунки по визначенню зони забруднення, яка формується біля будівель, розташованих вздовж автомагістралі. Практична значимість. Розглянуто ефективні чисельні моделі, які можуть бути застосовані при розробці заходів із охорони навколишнього середовища при експлуатації автомобільного транспорту в місті. Розроблені моделі дозволяють оцінити розміри, форму та інтенсивність зони забруднення біля автомагістралі.

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. Analysis of the EU legislative requirements to resolve the issue of nitrogen pressure on the atmospheric air considering the implementation of the respective EU Directives in Ukraine according to the EU Association Agreement. Results. Legal environment of Ukraine and the EU governing documents on atmospheric air quality, it's monitoring, control of emissions, an introduction of preventive measures in respect of nitrogen-containing compounds have been reviewed. Drawbacks of the respective current EU legislative framework have been analysed. It has been shown that implementation of the analysed Directives in Ukraine is hampered as no active measures are taken to harmonize current and adoption of the new required legislation. Analysis of the state of the National legal framework on the matter of nitrogen load has shown that it practically does not exist in Ukraine now. To effectively implement in Ukraine the EU Directives regulating the requirements to atmospheric air quality, first of all, respective national legislation should be elaborated and a practically new comprehensive system to objectively control and monitor the content of nitrogen and other compounds in the atmospheric air and emissions from the main sources should be developed. It has been proposed to organize workshops for farmers, representatives of industry and the population to raise awareness about the ways to bring down nitrogen load on the ecosystems and to avoid the aggravation of the situation in the near future. It is shown that in order to successfully implement the current EU guiding documents and plan the realistic actions, the ecosystem approach should be used taking into account the features of biogeochemical cycles of nitrogen in various ecosystems. Special inter-departmental Agency comprising representatives of various Ministries and leading scientists shall be established for mandatory centralized control. Conclusions. Roadmaps for enforcement of all the EU Directives determining the requirements for the system of monitoring and assessment of atmospheric air quality and nitrogen compounds emissions into the atmosphere from different sources, first of all, from agrarian sector, transport and power industry should be developed. Ukraine has a potential chance to avoid the mistakes made by the EU and realize implementation considering modern knowledge about peculiarities on nitrogen biogeochemical cycles in different ecosystems., Цель. Анализ требований законодательства ЕС в решении проблемы азотной нагрузки на атмосферный воздух с учетом внедрения соответствующих Директив ЕС в Украине по условиям Соглашения об ассоциации с ЕС. Результаты. Проведен обзор законодательно-правовой базы Украины и руководящих документов ЕС по качеству атмосферного воздуха, его мониторинга, контроля выбросов, внедрению мер по предотвращению в отношении эмиссии азотосодержащих соединений. Проанализированы недостатки существующей соответствующей законодательной базы в ЕС. Показано, что имплементация проанализированных Директив в Украине тормозится в результате отсутствия активных действий по гармонизации действующего и принятия нового необходимого законодательства. Проведений анализ состояния национальной законодательной базы по проблеме азотной нагрузки показал, что она сейчас практически отсутствует в Украине. Для эффективного внедрения в Украине директив ЕС, регламентирующих требования к качеству атмосферного воздуха, необходимо в первую очередь разработать соответствующее национальное законодательство, создать практически новую комплексную систему объективного контроля и мониторинга содержания азотных и других соединений в атмосферном воздухе и эмиссий из основных источников. Предлагается для повышения осведомленности населения, ученых и пользователей проводить семинары с фермерами, представителями промышленности и населением для повышения информированности о путях сокращения азотной нагрузки на экосистемы и избегания ухудшения ситуации в ближайшем будущем. Показано, что для успешного внедрения действующих руководящих документов ЕС и планирования реальных мер надо использовать экосистемный подход с учетом особенностей биогеохимических циклов азота в разных экосистемах с обязательным централизованным контролем специально созданного межведомственного Агентства, которое должно обеспечивать комплексный подход и в состав которой должны быть привлечены представители разных министерств та ведущие ученые. Выводы. Предлагается разработать дорожные карты по законодательному обеспечению внедрения каждой из директив ЕС, определяющих требования к системе мониторинга и оценки качества атмосферного воздуха и эмиссии соединений азота в атмосферу от разных источников, в первую очередь от агросектора, транспорта и энергетики. У Украины есть потенциальный шанс избежать ошибок ЕС и реализовать внедрение с учетом современных знаний об особенностях биогеохимических циклов азота в разных экосистемах., Мета. Аналіз вимог законодавства ЄС у вирішенні проблеми азотного навантаження на атмосферне повітря з урахуванням впровадження відповідних Директив ЄС в Україні за умовами Угоди про асоціацію з ЄС. Результати. Проведено огляд законодавчо-правової бази України та керуючих документів ЄС щодо якості атмосферного повітря, його моніторингу, контролю викидів, впровадженню запобіжних мір у відношенні до емісій азотовмісних сполук. Проаналізовано недоліки існуючої відповідної законодавчої бази в ЄС. Показано, що імплементація проаналізованих Директив в Україні гальмується внаслідок відсутності активних дій щодо гармонізації чинного та прийняття нового необхідного законодавства. Проведений аналіз стану національної законодавчої бази стосовно проблеми азотного навантаження показав, що вона зараз практично відсутня в Україні. Для ефективного впровадження в Україні директив ЄС, які регламентують вимоги до якості атмосферного повітря, необхідно насамперед розробити відповідне національне законодавство, створити практично нову комплексну систему об’єктивного контролю та моніторингу вмісту азотних та інших сполук в атмосферному повітрі та емісій від основних джерел. Запропоновано для підвищення обізнаності населення, науковців та користувачів проводити семінари з фермерами, представниками промисловості та населенням для підвищення свідомості щодо шляхів зі скорочення азотного навантаження на екосистеми та уникнення погіршення ситуації в найближчому майбутньому. Показано, що для успішного впровадження діючих керуючих документів ЄС і планування реальних заходів треба використовувати екосистемний підхід з урахуванням особливостей біогеохімічних циклів азоту в різних екосистемах з обов’язковим централізованим контролем спеціально створеної міжвідомчої Агенції, яка повинна забезпечувати комплексний підхід та до складу якої повинні бути залучені представники різних міністерств та провідні вчені. Висновки. Запропоновано розробити дорожні карти щодо законодавчого забезпечення впровадження кожної з директив ЄС, які визначають вимоги до систем моніторингу і оцінки якості атмосферного повітря та емісії сполук азоту в атмосферу від різних джерел, насамперед з агросектору, транспорту та енергетики. Україна має потенційний шанс уникнути помилок ЄС та реалізувати впровадження з урахуванням сучасних знань про особливості біогеохімічних циклів азоту в різних екосистемах.

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 work involves the development of a 2D numerical model for calculating the «safety boundary» in the case of a terrorist attack using a chemical agent. The safety boundary is the boundary behind which the emission of a dangerous substance in a terrorist act will lead to undesirable consequences at the site of the attack object. Methodology. To solve this problem, we used an equation conjugated with the equation of mass transfer in the atmospheric air of a chemical agent ejected in the case of a terrorist attack. The simulation takes into account the field of wind speed, atmospheric diffusion, the release intensity of a hazardous substance. For numerical integration of the modeling conjugated equation, new variables are introduced and an implicit difference splitting scheme is applied. A feature of the developed numerical model is the ability to quickly assess the position of the safety boundary near a possible object of attack. Findings. The developed numerical model and computer program can be used for a scientifically grounded assessment of the safety boundary position near significant objects in the event of possible terrorist attacks using chemical (biological) agents. The constructed numerical model can be implemented on computers of small and medium power, which makes it possible to widely use it to solve the problems of the considered class, when developing an emergency response plan. The results of a computational experiment are presented that allow one to evaluate the possibilities of the proposed method for calculating the position of the safety boundary in the case of a terrorist attack using a chemical agent. Originality. An effective method for calculating the position of the safety boundary near the facility, which may be the target of a terrorist attack using a chemically hazardous substance, is proposed. The method is based on the numerical integration of the equation, which is conjugated to the equation of mass transfer of chemically hazardous substances in the atmospheric air. Practical value. The proposed method for calculating the position of the safety boundary near the facility, which may be the target of a terrorist attack using a chemically hazardous substance, can be used to organize protective measures aimed at minimizing the consequences of terrorist attacks., Цель. Работа предполагает разработку 2D численной модели для расчета «пояса безопасности» в случае теракта с использованием химического агента. Пояс безопасности является границей, за которой эмиссия опасного вещества при теракте приведет к нежелательным последствиям на месте расположения объекта атаки. Методика. Для решения поставленной задачи используется уравнение, сопряженное с уравнением массопереноса в атмосферном воздухе химического агента, выброшенного в случае теракта. При моделировании учитывается поле скорости ветрового потока, атмосферная диффузия, интенсивность выброса опасного вещества. Для численного интегрирования моделирующего сопряженного уравнения вводятся новые переменные и применяется неявная разностная схема расщепления. Особенностью разработанной численной модели является возможность оперативной оценки положения пояса безопасности возле возможного объекта атаки. Результаты. Разработанная численная модель и компьютерная программа могут быть использованы для научно обоснованной оценки положения пояса безопасности 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 аварийной ситуации. Представлены результаты вычислительного эксперимента, позволяющие оценить возможности предложенного метода расчета положения пояса безопасности в случае теракта с использованием химического агента. Научная новизна. Предложен эффективный метод расчета положения пояса безопасности возле объекта, который может быть целью террористической атаки с применением химически опасного вещества. Метод основан на численном интегрировании уравнения, являющегося сопряженным к уравнению массопереноса химически опасных веществ в атмосферном воздухе. Практическая значимость. Предложенный метод расчета положения пояса безопасности возле объекта, который может быть целью террористической атаки с применением химически опасного вещества, может быть использован для организации защитных мероприятий, направленных на минимизацию последствий терактов., Мета. Робота передбачає розробку 2D чисельної моделі для розрахунку «пояса безпеки» в разі терористичного нападу із використанням хімічного агента. Пояс безпеки є кордоном, за яким емісія небезпечної речовини під час теракту призведе до небажаних наслідків на місці розташування об’єкта атаки. Методика. Для вирішення поставленого завдання використовується рівняння, поєднане з рівнянням масопереносу в атмосферному повітрі хімічного агента, викинутого в разі теракту. При моделюванні враховується поле швидкості вітрового потоку, атмосферна дифузія, інтенсивність викиду небезпечної речовини. Для чисельного інтегрування моделюючого сполученого рівняння вводяться нові змінні та застосовується неявна різницева схема розщеплення. Особливістю розробленої чисельної моделі є можливість оперативної оцінки стану пояса безпеки біля можливого об’єкта атаки. Результати. Розроблена чисельна модель і комп’ютерна програма можуть бути використані для науково обґрунтованої оцінки стану пояса безпеки біля значущих 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 даного класу при розробці плану ліквідації аварійної ситуації. Представлені результати обчислювального експерименту, що дозволяють оцінити можливості запропонованого методу розрахунку положення поясу безпеки в разі терористичного нападу із використанням хімічного агента. Наукова новизна. Запропоновано ефективний метод розрахунку положення поясу безпеки біля об’єкта, який може бути метою терористичної атаки із застосуванням хімічно небезпечної речовини. Метод заснований на чисельному інтегруванні рівняння, що є зв’язаним до рівняння масопереносу хімічно небезпечних речовин в атмосферному повітрі. Практична значимість. Запропонований метод розрахунку положення поясу безпеки біля об’єкта, який може бути метою терористичної атаки із застосуванням хімічно небезпечної речовини, може бути використаний для організації захисних заходів, спрямованих на мінімізацію наслідків терактів.

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.

Purpose. Development of a CFD model for estimating the level of air pollution in the working areas near the railroad during coal transportation. Methodology. To solve the problem, a CFD model based on the application of the equations of motion of inviscid incompressible fluid and mass transfer has been developed to determine the velocity field of the wind flow near the wagon and in the working area near the railway line. For numerical integration of the coal dust transfer equation, an implicit alternating-triangular difference scheme was used. When constructing a difference scheme, the transport equation is split, which makes it possible to construct an effective algorithm for solving a differential problem. The unknown value of the concentration of coal dust at each step of the splitting is determined by the explicit scheme – the running counting method, which ensures a simple numerical realization of the splitting equations. For the numerical integration of the equation for the velocity potential, the Richardson method is applied. The developed numerical models form the basis of the created package of applied programs. Based on the constructed numerical models, a 3D computational experiment was performed to estimate the level of atmospheric pollution during the removal of coal dust from a wagon. Findings. A 3D numerical model has been developed that belongs to the class of "diagnostic models". This model takes into account the main physical factors that affect the process of dispersal of coal dust in the work area near the railway line during the transportation of coal. The proposed model requires a small amount of computer time in practical implementation on small and medium power computers. This model can be used to perform calculations to assess the influence of various factors on the level of contamination of working areas near the railroad. Calculations have been performed to determine the concentration of coal dust in the working area near the railway car. The results of a laboratory experiment on the study of the formation of contamination zones near the car model are presented. Originality. A CFD model has been created that allows to take into account the significant factors that influence the process of coal dust dispersion in working areas near the railway main Practical value. An effective CFD model for the express calculation of the level of air pollution in working areas near the railway line for the transportation of coal is considered. The model can be applied to the development of measures to protect workers of the mainland from dust pollution. The proposed model allows to calculate the 3D aerodynamics of the air flow and the process of scattering of coal dust on the mainland territory., Аннотация. Цель. Разработка CFD модели для оценки уровня загрязнения воздушной среды в робочих зонах возле железнодорожной магистрали при транспортировке угля. Методика. Для решения задачи разработана CFD модель, основанная на применении уравнений движения невязкой несжимаемой жидкости и массопереноса, для определения поля скорости ветрового потока вблизи вагона и в рабочей зоне вблизи железнодорожной магистрали. Для численного интегрирования уравнения переноса угольной пыли использовалась неявная попеременно-треугольная разностная схема. При построении разностной схемы осуществляется расщепление уравнения переноса, что позволяет построить эффективный алгоритм решения дифференциальной задачи. Неизвестное значение концентрации угольной пыли на каждом шаге расщепления определяется по явной схеме – методу бегущего счета, что обеспечивает простую численную реализацию уравнений расщепления. Для численного интегрирования уравнения для потенциала скорости применяется метод Ричардсона. Разработанные численные модели составляют основу созданного пакета прикладных программ. На основе построенных численных моделей проведен 3D вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы при сносе угольной пыли из полувагона. Результаты. Разработана 3D численная модель, которая относятся к классу «diagnostic models». Данная модель учитывает основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания угольной пыли в рабочей зоне вблизи железнодорожной магистрали при транспортировке угля. Предложенная модель требует небольших затрат компьютерного времени при практической реализации на компьютерах малой и средней мощности. Данная модель может быть использована для проведения расчетов по оценке влияния различных факторов на уровень загрязнения рабочих зон вблизи железнодорожной магистрали. Выполнены расчеты по определению концентрации угольной пыли в рабочей зоне возле железнодорожного вагона. Представлены результаты лабораторного эксперимента по исследованию формирования зон загрязнения возле модели вагона. Научная новизна. Создана CFD модель, позволяющая учесть существенные факторы, влияющие на процесс рассеивания угольной пыли в рабочих зонах возле железнодорожной магистрали. Практическая значимость. Рассмотрена эффективная CFD модель для экспресс расчета уровня загрязнения воздушной среды в рабочих зонах возле железнодорожной магистрали при перевозке угля. Модель может быть применена при разработке мероприятий по защите работников примагистральной территории от пылевого загрязнения. Предложенная модель позволяет рассчитать 3D аэродинамику воздушного потока и процесс рассеивания угольной пыли на примагистральной территории., Анотація. Мета. Розробка CFD моделі для оцінки рівня забруднення повітряного середовища в робочих зонах біля залізничної магістралі при транспортуванні вугілля. Методика. Для розв’язаняя зазадачі розроблена CFD модель, заснована на застосуванні рівнянь руху нев'язкої нестисливої рідини і масопереносу, для визначення поля швидкості вітрового потоку поблизу вагона і в робочій зоні поблизу залізничної магістралі. Для чисельного інтегрування рівняння переносу вугільного пилу використовувалася неявна поперемінно-трикутна різницева схема. При побудові різницевої схеми здійснюється розщеплення рівняння переносу, що дозволяє побудувати ефективний алгоритм розв’язання диференціальної задачі. Невідоме значення концентрації вугільного пилу на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку, що забезпечує просту чисельну реалізацію рівнянь розщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості застосовується метод Річардсона. Розроблені чисельні моделі складають основу створеного пакета прикладних програм. На основі побудованих чисельних моделей проведено 3D обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення атмосфери при знесенні вугільного пилу з піввагона. Результати. Розроблено 3D чисельну модель, яка відносяться до класу «diagnostic models». Дана модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання вугільного пилу в робочій зоні поблизу залізничної магістралі при транспортуванні вугілля. Запропонована модель вимагає невеликих витрат комп'ютерного часу при практичній реалізації на комп'ютерах малої і середньої потужності. Дана модель може бути використана для проведення розрахунків з оцінки впливу різних чинників на рівень забруднення робочих зон поблизу залізничної магістралі. Виконано розрахунки по визначенню концентрації вугільного пилу в робочій зоні біля залізничного вагона. Представлені результати лабораторного експерименту по дослідженню формування зон забруднення біля моделі вагона. Наукова новизна. Створена CFD модель, що дозволяє врахувати істотні фактори, що впливають на процес розсіювання вугільного пилу в робочих зонах біля залізничної магістралі. Практична значимість. Розглянута ефективна CFD модель для експрес розрахунку рівня забруднення повітряного середовища в робочих зонах біля залізничної магістралі під час перевезення вугілля. Модель може бути застосована при розробці заходів щодо захисту працівників примагістральної території від пилового забруднення. Запропонована модель дозволяє розрахувати 3D аеродинаміку повітряного потоку і процес розсіювання вугільного пилу на примагістральній території.

Purpose. The article is devoted to the improvement of the method of forecasting the quality of atmospheric air when discharging from stationary sources of pollution and from mobile sources of pollution. The choice of the goal is due to the fact that recently the requirements to the quality of the forecast information of the atmospheric air have increased, which entails the modernization of existing forecast methods. The work has improved the unit for assessing and forecasting the state of atmospheric air in a system of regional environmental monitoring to improve the level of environmental safety in the planning and development of territories. The improved unit serves to determine the quality indices of atmospheric air and the state of its resource potential. Methodology. For the decision of the put task the complex method of researches, which consists in the analysis of the systems and generalization of existent researches after the problem of estimation and prognosis of the state of atmospheric air, use of objective method at the construction of the hierarchical system of models, is utilized. For determination of indexes the method of expert estimations is top level used. For the solution of differential equations of aerodynamics and mass transfer uses finite-difference methods. Findings. The structure of prognosis block is developed on atmospheric air in the system of the ecological monitoring. Researches of indexes of quality of atmospheric air and state of its resource potential are executed with the use of the developed models. Originality. The use of a hierarchical series of mathematical models for a comprehensive assessment and prediction of the state of atmospheric air in scenarios of socio-ecological and economic development and urban development activities of the regions is justified, which makes it possible to raise the level of their ecological safety at the stage of carrying out design and prospecting works. Practical value. The presented complex of models allows to estimate and forecast the state of atmospheric air in the system of environmental monitoring, taking into account the natural and climatic, socio-economic characteristics of the regions, their resource potential and integrated indicators of sustainable development of the territories. The proposed approach can be used in the monitoring system, both large megacities and small towns. It can serve as a tool for expert assessment of the implementation of various environmental measures in cities., Мета. Наукова робота присвячена удосконаленню методики прогнозу якості атмосферного повітря при викиді від стаціонарних джерел забруднення та від пересувних джерел забруднення. Вибір мети пов'язаний з тим, що останнім часом посилилися вимоги до якості прогнозної інформації про стан атмосферного повітря, що тягне за собою модернізацію існуючих прогнозних методик. В роботі проведено удосконалення блоку оцінки та прогнозу стану атмосферного повітря в системі регіонального екологічного моніторингу для підвищення рівня екологічної безпеки при плануванні та забудові територій. Вдосконалений блок служить для визначення показників якості атмосферного повітря та стану його ресурсного потенціалу. Методика. Для розв’язання диференціальних рівнянь аеродинаміки і масопереносу застосовуються кінцево-різницеві методи. Для вирішення поставленої задачі використано комплексний метод досліджень, який полягає в системному аналізі та узагальненні існуючих досліджень із проблеми оцінки та прогнозу стану атмосферного повітря, застосування індуктивного методу при побудові ієрархічної системи моделей. При визначенні показників верхнього рівня використаний метод експертних оцінок. Для розв’язання диференціальних рівнянь аеродинаміки та масопереносу вживаються кінцево-різницеві методи. Результати. Авторами розроблена структура прогнозного блоку по атмосферному повітрю в системі екологічного моніторингу. Виконано дослідження показників якості атмосферного повітря та стану його ресурсного потенціалу з використанням розроблених моделей. Наукова новизна. Обґрунтовано використання ієрархічного ряду математичних моделей для комплексної оцінки та прогнозу стану атмосферного повітря в сценаріях соціо-еколого-економічного розвитку та містобудівної діяльності регіонів, що дозволяє підвищити рівень їх екологічної безпеки на етапі виконання проектно-пошукових робіт. Практична значимість. Представлений комплекс моделей дозволяє забезпечити оцінку та прогноз стану атмосферного повітря в системі екологічного моніторингу з урахуванням природно-кліматичних, соціально-економічних особливостей регіонів, їх ресурсного потенціалу та комплексних показників сталого розвитку територій. Запропонований підхід може бути використаний у системі моніторингу, як великих мегаполісів, так і малих міст. Він може служити інструментом по експертній оцінці впровадження в містах різних природоохоронних заходів., Цель. Научная работа посвящена усовершенствованию методики прогноза качества атмосферного воздуха при выбросе от стационарных источников загрязнения и от передвижных источников загрязнения. Выбор цели связан с тем, что в последнее время усилились требования к качеству прогнозной информации о состоянии атмосферного воздуха, что влечет за собой модернизацию существующих прогнозных методик. В работе проведено усовершенствование блока оценки и прогноза состояния атмосферного воздуха в системе регионального экологического мониторинга для повышения уровня экологической безопасности при планировании и застройке территорий. Усовершенствованный блок служит для определения показателей качества атмосферного воздуха и состояния его ресурсного потенциала. Методика. Для решения поставленной задачи использован комплексный метод исследований, который заключается в системном анализе и обобщении существующих исследований по проблеме оценки и прогноза состояния атмосферного воздуха, применении индуктивного метода при построении иерархической системы моделей. При определении показателей верхнего уровня использован метод экспертных оценок. Для решения дифференциальных уравнений аэродинамики и массопереноса применяются конечно-разностные методы. Результаты. Разработана структура прогнозного блока по атмосферному воздуху в системе экологического мониторинга. Выполнены исследования показателей качества атмосферного воздуха и состояния его ресурсного потенциала с использованием разработанных моделей. Научная новизна. Авторами обосновано использование иерархического ряда математических моделей для комплексной оценки и прогноза состояния атмосферного воздуха в сценариях социо-эколого-экономического развития и градостроительной деятельности регионов, что позволяет повысить уровень их экологической безопасности на этапе выполнения проектно-поисковых работ. Практическая значимость. Представленный комплекс моделей позволяет обеспечить оценку и прогноз состояния атмосферного воздуха в системе экологического мониторинга с учетом природно-климатических, социально-экономических особенностей регионов, их ресурсного потенциала и комплексных показателей устойчивого развития территорий. Предложенный подход может быть использован в системе мониторинга, как крупных мегаполисов, так и малых городов. Он может служить инструментом по экспертной оценке внедрения в городах различных природоохранных мероприятий.

Цель. Научная работа предполагает разработку 3D численной модели для прогноза загрязнения атмосферы при транспортировке сыпучих грузов в железнодорожном вагоне. Методика. Для решения поставленной задачи разработана трехмерная численная модель, основанная на применении уравнения переноса пылевых загрязнений в атмосферном воздухе под действием ветра и атмосферной турбулентной диффузии. Для численного интегрирования моделирующего уравнения переноса пыли использовалась неявная разностная схема. При построении разностной схемы осуществляется предварительное расщепление исходного уравнения переноса на последовательность решения трех уравнений. Первое из них учитывает перенос пыли по траекториям, второе уравнение – перенос пыли под действием атмосферной турбулентной диффузии, а третье уравнение – изменение концентрации пыли в атмосферном воздухе за счет ее эмиссии из вагонов. Неизвестное значение концентрации загрязнителя на каждом шаге расщепления определяется по явной схеме – методу бегущего счета, что обеспечивает простую численную реализацию уравнений расщепления. Разработанная численная модель составляет основу специализированной компьютерной программы. На основе построенной численной модели проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы на железнодорожной станции при движении состава с углем. Результаты. Разработана 3D численная модель, которая относится к классу «screening models». Данная модель учитывает основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания пылевых загрязнений в атмосфере при транспортировке угля. Предложенная численная модель требует небольших затрат компьютерного времени при практической реализации на компьютерах малой и средней мощности. Эта модель может использоваться для оперативных расчетов динамики загрязнения атмосферного воздуха при перевозке угля железнодорожным транспортом. Выполнены расчеты по определению концентрации загрязнителя и формированию зоны загрязнения на станции Enugu. Представлены результаты физического эксперимента, позволяющие рекомендовать применение дополнительных бортов специальной формы для минимизации выноса угольной пыли из полувагонов. Научная новизна. Авторами создана 3D численная модель, позволяющая учесть существенные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания пыли в атмосфере. Модель позволяет рассчитывать формирование зон загрязнения при перевозке угля железнодорожным транспортом. Практическая значимость. Рассмотрена эффективная численная модель класса «screening models» для экспресс-расчета уровня загрязнения атмосферы при транспортировке угля железнодорожным транспортом. Модель может быть применена при разработке мероприятий по охране окружающей среды при эксплуатации железнодорожного транспорта. Предложенная модель позволяет оперативно рассчитать 3D перенос пыли в атмосферном воздухе., Мета. Наукова робота передбачає розробку 3D чисельної моделі для прогнозу забруднення атмосфери при транспортуванні сипучих вантажів у залізничному вагоні. Методика. Для вирішення поставленої задачі розроблена тривимірна чисельна модель, заснована на застосуванні рівняння переносу пилових забруднень в атмосферному повітрі під дією вітру та атмосферної турбулентної дифузії. Для чисельного інтегрування моделюючого рівняння транспорту пилу використовувалася неявна різницева схема. При побудові різницевої схеми здійснюється попереднє розщеплення вихідного рівняння переносу на послідовність розв’язання трьох рівнянь. Перше з них враховує перенесення пилу по траєкторіях, друге рівняння – перенесення пилу під дією атмосферної турбулентної дифузії, а третє рівняння – зміна концентрації пилу в атмосферному повітрі за рахунок її емісії з вагонів. Невідоме значення концентрації забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку, що забезпечує просту чисельну реалізацію рівнянь розщеплення. Розроблена чисельна модель становить основу спеціалізованої комп’ютерної програми. На основі побудованої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення атмосфери на залізничній станції під час руху потяга з вугіллям. Результати. Розроблено 3D чисельну модель, яка відноситься до класу «screning models». Дана модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання пилових забруднень в атмосфері при транспортуванні вугілля. Запропонована чисельна модель вимагає невеликих витрат комп’ютерного часу при практичній реалізації на комп’ютерах малої та середньої потужності. Ця модель може використовуватися для оперативних розрахунків динаміки забруднення атмосферного повітря при перевезенні вугілля залізничним транспортом. Виконано розрахунки по визначенню концентрації забруднювача та формуванню зони забруднення на станції Enugu. Представлені результати фізичного експерименту, що дозволяють рекомендувати застосування додаткових бортів спеціальної форми для мінімізації виносу вугільного пилу з напіввагонів. Наукова новизна. Авторами створена 3D чисельна модель, що дозволяє врахувати істотні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання пилу в атмосфері. Модель дозволяє розраховувати формування зон забруднення при перевезенні вугілля залізничним транспортом. Практична значимість. Розглянута ефективна чисельна модель класу «screening models» для експрес-розрахунку рівня забруднення атмосфери при транспортуванні вугілля залізничним транспортом. Модель може бути застосована при розробці заходів із охорони навколишнього середовища при експлуатації залізничного транспорту. Запропонована модель дозволяє оперативно розрахувати 3D перенесення пилу в атмосферному повітрі., Purpose. The article is aimed to develop 3D numerical model for the prediction of atmospheric pollution during transportation of bulk cargo in the railway car. Methodology.To solve this problem, it was developed three-dimensional numerical model, based on the use of the transport equation of dust pollution in the air by the wind and atmospheric turbulent diffusion. For the numerical integration of the simulating equation of the dust transport the implicit difference scheme was used. When constructing a difference scheme, it was carried out prior splitting of the original transport equation into the sequence of solutions of three equations. The first of them takes into account the transport of dust in paths, the second equation – dust transport under the influence of atmospheric turbulent diffusion, and the third equation –change of the dust concentration in the air due to its emissions from the cars.Unknown value of the pollutant concentration at every step of splitting is determined by the explicit scheme – the method of running account, which provides a simple numerical implementation of splitting equations. The developed numerical model is the basis for specialized computer program. On the basis of the constructed numerical model we carried out a computational experiment to assess the level of air pollution at the railway station during the motion of train with coal. Findings. Authors developed 3D numerical model, which belongs to the class of «screening models». This model takes into account the main physical factors affecting the process of dispersion of dust pollution in the atmosphere during coal transportation. The proposed numerical model requires low cost of computer time in the practical implementation on small and medium-power computers. This model can be used for rapid calculations of the dynamics of air pollution when transporting coal by rail. Calculations to determine the pollutant concentration and formation of the contamination zone at Enugu station were performed. The results of physical experiment, allow us to recommend the use of additional specially shaped boards to minimize the removal of coal dust from gondola cars. Originality.It was created3D numerical model that makes it possible to take into account significant physical factors that influence the process of dust dispersion in the atmosphere. The model allows calculating the formation of pollution zones during transportation of coal by rail. Practical value. The effective numerical model of the class «screening models» for rapid calculation of the level of air pollution from coal transport by rail was considered. The model can be applied in the development of environmental protection measures in the operation of rail transport. The proposed model allows you to quickly calculate the 3D transfer of dust in the air.

Проблема встановлення причинно-наслідкових зв’язків між станом навколишнього середовища і здоров’ям населення є однією з провідних серед соціальних задач, а досвід її вирішення в розвинених країнах світу доводить її актуальність і гостру необхідність включення в систему державного управління природоохоронною діяльністю. Мета роботи. Вивчити захворюваність населення Запорізької області в залежності від інтенсивності забруднення атмосферного повітря від стаціонарних джерел.

Purpose. The article aims to develop 2D numerical models for the prediction of atmospheric pollution during transportation of coal in the railway car, as well as the ways to protect the environment and the areas near to the mainline from the dust emission due to the air injection installation. Methodology. To solve this problem there were developed numerical models based on the use of the equations of motion of an inviscid incompressible fluid and mass transfer. For the numerical integration of the transport equation of the pollutant the implicit alternating-triangular difference scheme was used. For numerical integration of the 2D equation for the velocity potential the method of total approximation was used. The developed numerical models are the basis of established software package. On the basis of the constructed numerical models it was carried out a computational experiment to assess the level of air pollution when transporting bulk cargo by rail when the railway car has the air injection. Findings. 2D numerical models that belong to the class «diagnostic models» were developed. These models take into account the main physical factors affecting the process of dispersion of dust pollution in the atmosphere during transportation of bulk cargo. The developed numerical models make it possible to calculate the dust loss process, taking into account the use of the air injection of the car. They require a small cost of the computer time during practical realization at the low and medium power machines. There were submitted computational calculations to determine pollutant concentrations and the formation of the zone of pollution near the train with bulk cargo in «microscale» scale taking into account the air curtains. Originality. 2D numerical models taking into account the relevant factors influencing the process of dispersion of pollutants in the atmosphere, and the formation of the zone of pollution during transportation of bulk cargo by rail were created. A way to protect the atmosphere from pollution during the emission of bulk cargoes from the rail car, which is based on the principle of the air injection, was developed. Practical value. The efficient numerical models which can be used in the development of environmental protection measures in the operation of railway transport were considered. The proposed model allows calculating 2D dynamics of wind flow, taking into account the installed air injection, and mass transfer process of pollutants in the atmosphere., Цель. В работе необходимо провести разработку 2D численных моделей для прогноза загрязнения атмосферы при транспортировке сыпучих грузов в железнодорожном вагоне, а также способа защиты окружающей среды и примагистральных территорий от уноса пыли из полувагонов за счет установки воздушных завес. Методика. Для решения поставленной задачи разработаны численные модели, основанные на применении уравнений движения невязкой несжимаемой жидкости и массопереноса. Для численного интегрирования уравнения транспорта загрязнителя использовалась неявная разностная схема. Для численного интегрирования 2D уравнения для потенциала скорости применяется метод суммарной аппроксимации. Разработанные численные модели составляют основу созданного пакета прикладных программ. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы при уносе угольной пыли из полувагона и наличии воздушной завесы. Результаты. Разработаны 2D численные модели, которые относятся к классу «diagnosticmodels». Данные модели учитывают основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания пылевых загрязнений в атмосфере при транспортировке сыпучих грузов. Разработанные численные модели позволяют рассчитывать процесс уноса пыли с учетом применения воздушной завесы, установленной на полувагоне. Они требуют небольших затрат компьютерного времени при практической реализации на компьютерах малой и средней мощности. Выполнены расчеты по определению концентрации загрязнителя и формирования зоны загрязнения вблизи вагона с сыпучим грузом в масштабе «microscale» с учетом воздушных завес. Научная новизна. Созданы 2D численные модели, позволяющие учесть существенные факторы, влияющие на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, и формирование зоны загрязнения при перевозке сыпучих грузов железнодорожным транспортом. Разработан способ защиты атмосферы от загрязнения при сносе сыпучих грузов с железнодорожного вагона, который основан по принципу воздушной завесы. Практическая значимость. Рассмотрены эффективные численные модели, которые могут быть применены при разработке мероприятий по охране окружающей среды при эксплуатации железнодорожного транспорта. Предложенные модели позволяют рассчитать 2D гидродинамику ветрового потока, с учетом установленной воздушной завесы, и процесс массопереноса вредных веществ в атмосфере., Мета. У роботі необхідно виконати розробку 2D числових моделей для прогнозу забруднення атмосфери при транспортуванні сипучих вантажів в залізничному вагоні, а також способу захисту навколишнього середовища і примагістральних територій від знесення пилу з піввагонів за рахунок установки повітряних завіс. Методика. Для розв’язання поставленої задачі розроблені числові моделі, засновані на застосуванні рівнянь руху нев’язкої нестисливої рідини і масопереносу. Для числового інтегрування рівняння транспорту забруднювача використовувалася неявна різницева схема. Для числового інтегрування 2D рівняння для потенціалу швидкості застосовується метод сумарної апроксимації. Розроблені числові моделі складають основу створеного пакета прикладних програм. На основі побудованих числових моделей проведено обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення атмосфери при знесенні вугільного пилу з піввагона та наявності повітряної завіси. Результати. Розроблені 2D числові моделі, які відносяться до класу «diagnosticmodels». Дані моделі враховують основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання пилових забруднень в атмосфері при транспортуванні сипучих вантажів. Розроблені числові моделі дозволяють розраховувати процес виносу пилу з урахуванням застосування повітряної завіси, встановленої на на піввагоні. Вони вимагають невеликих затрат комп’ютерного часу при практичній реалізації на комп’ютерах малої і середньої потужності. Виконано розрахунки по визначенню концентрації забруднювача і формування зони забруднення поблизу вагона з сипучим вантажем в масштабі «microscale» з урахуванням повітряних завіс. Наукова новизна. Створено 2D числові моделі, що дозволяють врахувати істотні фактори, що впливають на процес розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері, і формування зони забруднення при перевезенні сипучих вантажів залізничним транспортом. Розроблено спосіб захисту атмосфери від забруднення при знесенні сипучих вантажів з залізничного вагона, який заснований за принципом повітряної завіси. Практична значимість. Розглянуті ефективні числові моделі, які можуть бути застосовані при розробці заходів з охорони навколишнього середовища при експлуатації залізничного транспорту. Запропоновані моделі дозволяють розрахувати 2D гідродинаміку вітрового потоку, з урахуванням встановленої повітряної завіси, і процес масопереносу шкідливих речовин в атмосфері.

Purpose. Scientific work involves: 1) development of 3D numerical models that allow calculating the process of air pollution by motor vehicles emissions; 2) creation of models which would allow predicting the air pollution level in urban areas. Methodology. To solve the problem upon assessing the level of air pollution by motor vehicles emissions fundamental equations of aerodynamics and mass transfer are used. For the solution of differential equations of aerodynamics and mass transfer finite-difference methods are used. For the numerical integration of the equation for the velocity potential the method of conditional approximations is applied. The equation for the velocity potential written in differential form, splits into two equations, where at each step of splitting an unknown value of the velocity potential is determined by an explicit scheme of running computation, while the difference scheme is implicit one. For the numerical integration of the emissions dispersion equation in the atmosphere applies the implicit alternating-triangular difference scheme of splitting. Emissions from the road are modeled by a series of point sources of given intensity. Developed numerical models form is the basis of the created software package. Findings. 3D numerical models were developed; they belong to the class of «diagnostic models». These models take into account main physical factors that influence the process of dispersion of harmful substances in the atmosphere when emissions from vehicles in the city occur. Based on the constructed numerical models the computational experiment was conducted to assess the level of air pollution in the street. Originality. Authors have developed numerical models that allow to calculate the 3D aerodynamics of the wind flow in urban areas and the process of mass transfer emissions from the highway. Calculations to determine the area of contamination, which is formed near the buildings, located along the highway were carried out. Practical value. Efficient numerical models that can be applied when developing activities for environmental protection in the operation of road transport in the city. The developed models allow to estimate the size, shape, and intensity of the contamination zone near the highway., Цель. Научная работа предполагает: 1) разработку 3D численных моделей, которые позволяют рассчитывать процесс загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта; 2) создание моделей, которые давали бы возможность прогнозировать уровень загрязнения атмосферного воздуха в условиях городской застройки. Методика. Для решения задачи по оценке уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта используются фундаментальные уравнения аэродинамики и массопереноса. Для решения дифференциальных уравнений аэродинамики и массопереноса используются конечно-разностные методы. Для численного интегрирования уравнения потенциала скорости применяется метод условной аппроксимации. Уравнение для потенциала скорости, записанное в разностном виде, расщепляется на два уравнения, причем на каждом шаге расщепления неизвестное значение потенциала скорости определяется по явной схеме бегущего счета, при этом сама разностная схема – неявная. Для численного интегрирования уравнения рассеивания выбросов в атмосфере применяется неявная попеременно-треугольная разностная схема расщепления. Выбросы от автотрассы моделируются серией точечных источников заданной интенсивности. Разработанные численные модели составляют основу созданного пакета прикладных программ. Результаты. Разработаны 3D численные модели, которые относятся к классу «diagnosticmodels». Данные модели учитывают основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания вредных веществ в атмосфере при выбросах от автотранспорта в городе. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения воздушной среды на улице. Научная новизна. Авторами разработаны численные модели, которые позволяют рассчитать 3D аэродинамику ветрового потока в условиях городской застройки и процесс массопереноса выбросов от автотрассы. Выполнены расчеты по определению зоны загрязнения, которая формируется возле зданий, расположенных вдоль автомагистрали. Практическая значимость. В работе рассмотрены эффективные численные модели, которые могут быть применены при разработке мероприятий по охране окружающей среды при эксплуатации автомобильного транспорта в городе. Разработанные модели позволяют оценить размеры, форму и интенсивность зоны загрязнения возле автомагистрали., Мета. Наукова робота передбачає: 1) розробку 3D чисельних моделей, які дозволяють розраховувати процес забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту; 2) створення моделей, які давали б можливість прогнозувати рівень забруднення атмосферного повітря в умовах міської забудови. Методика. Для розв’язання задачі з оцінки рівня забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту використовуються фундаментальні рівняння аеродинаміки і масопереносу. Для розв’язання диференціальних рівнянь аеродинаміки і масопереносу використовуються кінцево-різницеві методи. З метою чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості застосовується метод умовної апроксимації. Рівняння для потенціалу швидкості, записане в різницевому вигляді, розщеплюється на два рівняння, причому на кожному кроці розщеплення невідоме значення потенціалу швидкості визначається за явною схемою біжучого рахунку, при цьому сама різницева схема – неявна. Для чисельного інтегрування рівняння розсіювання викидів в атмосфері застосовується неявна поперемінно-трикутна різницева схема розщеплення. Викиди від автотраси моделюються серією точкових джерел заданої інтенсивності. Розроблені чисельні моделі складають основу створеного пакета прикладних програм. Результати. Розроблені 3D чисельні моделі, які належать до класу «diagnostic models». Дані моделі враховують основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання шкідливих речовин в атмосфері при викидах від автотранспорту в місті. На основі побудованих чисельних моделей виконано обчислювальний експеримент із оцінки рівня забруднення повітряного середовища на вулиці. Наукова новизна. Авторами розроблено чисельні моделі, які дозволяють розрахувати 3D аеродинаміку вітрового потоку в умовах міської забудови та процес масопереносу викидів від автотраси. Виконано розрахунки з визначення зони забруднення, яка формується біля будівель, розташованих вздовж автомагістралі. Практична значимість. В роботі розглянуті ефективні чисельні моделі, які можуть бути застосовані при розробці заходів із охорони навколишнього середовища при експлуатації автомобільного транспорту в місті. Розроблені моделі дозволяють оцінити розміри, форму та інтенсивність зони забруднення біля автомагістралі.

Purpose. The scientific work is concentrated on development of 3D, 2D numerical models for the prediction of atmospheric pollution during transport of bulk cargo in the railway car. Methodology. To solve this problem numerical models were developed, based on the use of the motion equations of inviscid incompressible fluid and mass transfer, to determine the field of wind velocity near the cars and dispersion of dust in the atmosphere. For the numerical integration of the pollutant transport equation implicit alternating-triangular difference scheme was used. When constructing a difference scheme splitting of the transport equation is carried out that allows us to construct an efficient algorithm for solving a differential problem. Unknown value of the pollutant concentration at every step of splitting is determined by the explicit scheme – the method of point-to-point computation, which provides a simple numerical implementation of splitting equations. For numerical integration of the 3D equation for the velocity potential method of Richardson is applied. For numerical integration of the 2D equation for the velocity potential the method of total approximation is applied. The developed numerical models are the basis of established software package. On the basis of the constructed numerical models a computational experiment to assess the level of air pollution when demolition of coal dust from the gondola car was carried out. Findings. 3D, 2D numerical models that belong to the class «diagnostic models» were developed. These models take into account the main physical factors affecting the process of dust pollution dispersion in the atmosphere during transportation of bulk cargo, but require small costs of the computer time in the practice at the low and medium power machines. These models are used for serial calculations of various situations of scenarios related to issues of environmental protection and pollution intensity diagnostics for different weather conditions. Computational calculations to determine pollutant concentrations and formation of pollution zone near the cars with bulk cargo in «microscale» scale were submitted. Originality. 3D, 2D numerical models were created. They allow taking into account the relevant factors, influencing the process of pollutants dispersion in the atmosphere, and formation of the pollution zone during transport of bulk cargo by rail. Practical value. Efficient numerical models «diagnostic models» for rapid calculation of the atmosphere pollution level during transportation of bulk cargo by rail were considered. Models can be used in the development of environmental protection measures at the operation of rail transport. Proposed model allows calculating 3D, 2D hydrodynamics of wind flow and mass transfer process of pollutants in the atmosphere., Мета. Наукова робота спрямована на розробку 3D, 2D чисельних моделей для прогнозу забруднення атмосфери при транспортуванні сипучих вантажів у залізничному вагоні. Методика. Для вирішення поставленої задачі розроблені чисельні моделі, засновані на застосуванні рівнянь руху нев'язкої нестисливої рідини і масопереносу, для визначення поля швидкості вітрового потоку поблизу вагонів та розсіювання пилу в атмосфері. Для чисельного інтегрування рівняння транспорту забруднювача використовувалася неявна різницева схема. При побудові різницевої схеми здійснюється розщеплення рівняння переносу, що дозволяє побудувати ефективний алгоритм розв’язання диференціальної задачі. Невідоме значення концентрації забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку, що забезпечує просту чисельну реалізацію рівнянь розщеплення. Для чисельного інтегрування 3D рівняння для потенціалу швидкості застосовується метод Річардсона. Для чисельного інтегрування 2D рівняння для потенціалу швидкості застосовується метод сумарної апроксимації. Розроблені чисельні моделі складають основу створеного пакета прикладних програм. На основі побудованих чисельних моделей проведений обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення атмосфери при знесенні вугільного пилу з піввагона. Результати. Розроблено 3D, 2D чисельні моделі, які відносяться до класу «diagnostic models». Дані моделі враховують основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання пилових забруднень в атмосфері при транспортуванні сипучих вантажів. Запропоновані чисельні моделі вимагають невеликих затрат комп'ютерного часу при практичній реалізації на комп'ютерах малої та середньої потужності. Ці моделі використовуються для серійних розрахунків різноманітних сценаріїв ситуацій, пов'язаних із питаннями охорони навколишнього середовища і діагностики інтенсивності забруднення при різних метеоумовах. Виконано розрахунки по визначенню концентрації забруднювача і формування зони забруднення поблизу вагона з сипучим вантажем у масштабі «microscale». Наукова новизна. Створені 3D, 2D чисельні моделі, що дозволяють врахувати істотні фактори, впливаючі на процес розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері, і формування зони забруднення при перевезенні сипучих вантажів залізничним транспортом. Практична значимість. Розглянуто ефективні чисельні моделі «diagnostic models» для експрес-розрахунку рівня забруднення атмосфери при транспортуванні сипучих вантажів залізничним транспортом. Моделі можуть бути застосовані при розробці заходів із охорони навколишнього середовища при експлуатації залізничного транспорту. Запропоновані моделі дозволяють розрахувати 3D, 2D гідродинаміку вітрового потоку і процес масопереносу шкідливих речовин в атмосфері., Цель. Научная работа направлена на разработку 3D, 2D численных моделей для прогноза загрязнения атмосферы при транспортировке сыпучих грузов в железнодорожном вагоне. Методика. Для решения поставленной задачи разработаны численные модели, основанные на применении уравнений движения невязкой несжимаемой жидкости и массопереноса, для определения поля скорости ветрового потока вблизи вагонов и рассеивания пыли в атмосфере. Для численного интегрирования уравнения переноса загрязнителя использовалась неявная разностная схема. При построении разностной схемы осуществляется расщепление уравнения переноса, что позволяет построить эффективный алгоритм решения дифференциальной задачи. Неизвестное значение концентрации загрязнителя на каждом шаге расщепления определяется по явной схеме – методу бегущего счета, что обеспечивает простую численную реализацию уравнений расщепления. Для численного интегрирования 3D уравнения для потенциала скорости применяется метод Ричардсона. Для численного интегрирования 2D уравнения для потенциала скорости применяется метод суммарной аппроксимации. Разработанные численные модели составляют основу созданного пакета прикладных программ. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы при сносе угольной пыли из полувагона. Результаты. Разработаны 3D, 2D численные модели, которые относятся к классу «diagnostic models». Данные модели учитывают основные физические факторы, влияющие на процесс рассеивания пылевых загрязнений в атмосфере при транспортировке сыпучих грузов. Предложенные численные модели требуют небольших затрат компьютерного времени при практической реализации на компьютерах малой и средней мощности. Эти модели используются для серийных расчетов разнообразных сценариях ситуаций, связанных с вопросами охраны окружающей среды и диагностики интенсивности загрязнения при различных метеоусловиях. Выполнены расчеты по определению концентрации загрязнителя и формирования зоны загрязнения вблизи вагона с сыпучим грузом в масштабе «microscale». Научная новизна. Созданы 3D, 2D численные модели, позволяющие учесть существенные факторы, влияющие на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, и формирование зоны загрязнения при перевозке сыпучих грузов железнодорожным транспортом. Практическая значимость. Рассмотрены эффективные численные модели «diagnostic models» для экспресс-расчета уровня загрязнения атмосферы при транспортировке сыпучих грузов железнодорожным транспортом. Модели могут быть применены для разработки мероприятий по охране окружающей среды при эксплуатации железнодорожного транспорта. Предложенные модели позволяют рассчитать 3D, 2D гидродинамику ветрового потока и процесс массопереноса вредных веществ в атмосфере.

Purpose. Development of a method for protection of atmosphere against pollution by burning solid rocket propellant within the moving railway carriage. Create a calculation method to substantiate the effectiveness of the proposed method of protection on the basis of numerical modeling of impurity scattering processes in the atmosphere. Methodology. To solve this problem developed a numerical model based on the application of multivariate equations of mass transfer. For the numerical integration of pollutant transport equation was used implicit «change – triangle» difference scheme. When constructing a difference scheme physical and geometric cleavage of the transfer equation is carried out in four steps. Unknown value of pollutant concentration at each step of cleavage is determined by the explicit scheme – the method of point-to-point computation. When conducting computational experiments considered the speed of the wind flow, the speed of the train, the process of emission of chemically dangerous substances and neutralizer. On the basis of the numerical model a computational experiment to assess the level of air pollution if burned in a moving railway carriage of dangerous goods. The calculations for application of the neutralization of combustion products of solid rocket propellant. Findings. An effective way to protect against contamination of the atmosphere in the emission of hazardous substances from a moving rail car. A numerical model that allows to quickly calculate the air pollution in the event of an accident during transport of solid rocket propellant, as well as to calculate the rational parameters of the process of neutralization of pollutant. This model can be used for serial calculations modeling the different emergency scenarios. Originality. A new way to protect the atmosphere from contamination by release of hazardous substances from a moving railroad car. Developed a numerical model that allows to evaluate the effectiveness of the proposed method of protection taking into account those physical parameters that affect this process. Practical value. An efficient numerical model, so called «diagnostic models» were considered for rapid calculation of the level of pollution of the atmosphere, and the atmosphere is provided a method of protection in emergency situations, in the case of solid rocket propellant transportation by railway., Разработка способа защиты атмосферы от загрязнения при горении твердого ракетного топлива, находящегося в движущемся железнодорожном вагоне. Создание метода расчета для обоснования эффективности предложенного способа защиты на основе численного моделирования процесса рассеивания примеси в атмосфере. Методика. Для решения поставленной задачи разработана численная модель, основанная на применении многомерного уравнения массопереноса. Для численного интегрирования уравнения транспорта загрязнителя использовалась неявная попеременно-треугольная разностная схема. При построении разностной схемы осуществляется физическое и геометрическое расщепление уравнения переноса на четыре шага. Неизвестное значение концентрации загрязнителя на каждом шаге расщепления определяется по явной схеме – методу бегущего счета. При проведении вычислительного эксперимента учитывались скорость ветрового потока, скорость поезда, процесс эмиссии химически опасного вещества и нейтрализатора. На основе построенной численной модели проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы при возгорании в движущемся железнодорожном вагоне опасного груза. Проведены расчеты по применению нейтрализации продуктов горения твердого ракетного топлива. Результаты. Предложен эффективный способ защиты атмосферы от загрязнения при эмиссии опасного вещества из движущегося вагона. Разработана численная модель, которая позволяет оперативно рассчитать загрязнение атмосферы в случае аварии при транспортировке твердого ракетного топлива, а также рассчитать рациональные параметры процесса нейтрализации загрязнителя. Эта модель может использоваться для серийных расчетов по моделированию различных сценариев аварийных ситуаций. Научная новизна. Предложен новый способ защиты атмосферы от загрязнения при выбросе опасного вещества из движущегося железнодорожного вагона. Разработана численная модель, позволяющая выполнить оценку эффективности предложенного метода защиты с учетом тех физических параметров, которые влияют на этот процесс. Практическая значимость. Рассмотрена эффективная численная модель «diagnostic models» для экспресс расчета уровня загрязнения атмосферы, и разработан способ защиты атмосферы при аварийных ситуациях, в случае перевозки железнодорожным транспортом твердого ракетного топлива., Мета. Розробка способу захисту атмосфери від забруднення при горінні твердого ракетного палива, що знаходиться в рухомому залізничному вагоні. Створення методу розрахунку для обґрунтування ефективності запропонованого способу захисту на основі чисельного моделювання процесу розсіювання домішки в атмосфері. Методика. Для розв’язання поставленої задачі розроблена чисельна модель, заснована на застосуванні багатовимірного рівняння масопереносу. Для чисельного інтегрування рівняння транспорту забруднювача використовувалася неявна поперемінно-трикутна різницева схема. При побудові різницевої схеми здійснюється фізичне і геометричне розщеплення рівняння переносу на чотири кроки. Невідоме значення концентрації забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку. При проведенні обчислювального експерименту враховувалися швидкість вітрового потоку, швидкість потягу, процес емісії хімічно небезпечної речовини та нейтралізатора. На основі побудованої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент по оцінці рівня забруднення атмосфери при загорянні в рухомому залізничному вагоні небезпечного вантажу. Проведено розрахунки щодо застосування нейтралізації продуктів горіння твердого ракетного палива. Результати. Запропоновано ефективний спосіб захисту атмосфери від забруднення при емісії небезпечної речовини з вагона, що рухається. Розроблено чисельну модель, яка дозволяє оперативно розрахувати забруднення атмосфери в разі аварії при транспортуванні твердого ракетного палива, а також розрахувати раціональні параметри процесу нейтралізації забруднювача. Ця модель може використовуватися для серійних розрахунків з моделювання різних сценаріїв аварійних ситуацій. Наукова новизна. Запропоновано новий спосіб захисту атмосфери від забруднення при викиді небезпечної речовини з рухомого залізничного вагона. Розроблена чисельна модель, що дозволяє виконати оцінку ефективності запропонованого методу захисту з урахуванням тих фізичних параметрів, які впливають на цей процес. Практична значимість. Розглянуто ефективна чисельна модель «diagnostic models» для експрес розрахунку рівня забруднення атмосфери, і розроблений спосіб захисту атмосфери при аварійних ситуаціях, в разі перевезення залізничним транспортом твердого ракетного палива.

Для дослідження процесів міграції та накопичення забруднюючих речовин від палаючих і тліючих териконів вугледобування в атмосфері запропонована узагальнена математична модель, яка базується на рівняннях Септона, Берлянда та рівняннях пилоутворення. Модельований об’єкт розглядається як складний об’єкт, що поєднує п джерел викидів, які знаходяться на різних висотах та на кожній висоті відповідають напрямкам вітру. To study the migration and accumulation processes of pollutants from burning and smoldering waste heaps of coal in the atmosphere, generalized mathematic model, based on the Setton and Berland equations of and multi model generation of dust was proposed. The simulated object is considered as a complex object that combines n emission sources that are located at different heights, and their number depends on the wind direction Для исследования процессов миграции и накопления загрязняющих веществ от горящих и тлеющих терриконов угледобычи в атмосфере предложена обобщенная математическая модель, базирующаяся на уравнениях Сеттона и Берлянда и мультимодели пылеобразования. Моделируемый объект рассматривается как сложный объект, сочетающий п источников выбросов, находящихся на разных высотах, причем их количество зависит от направления ветра.

Цель. Разработка численных моделей для прогноза загрязнения атмосферы при горении твердого ракетного топлива в железнодорожном вагоне, расположенном вблизи здания на примагистральной территории.Методика. Для решения поставленной задачи разработаны численные модели, основанные на применении уравнений Навье-Стокса, для определения поля скорости ветрового потока вблизи вагонов и зданий, и уравнении переноса примеси в атмосфере. Для численного интегрирования уравнения транспорта загрязнителя использовалась неявная попеременно-треугольная разностная схема. При построении разностной схемы осуществляется физическое и геометрическое расщепление уравнения переноса на четыре шага. Неизвестное значение концентрации загрязнителя на каждом шаге расщепления определяется по явной схеме – методу бегущего счета. Для численного интегрирования уравнений Навье-Стокса применяются неявные разностные схемы. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы при транспортировке железнодорожным транспортом опасного груза при диверсии на примагистральной территории.Результаты. Разработаны численные модели, которые относятся к классу «diagnostic models». Данные модели учитывают основные физические факторы, влияющие на развитие чрезвычайной ситуации, но при этом требуют небольших затрат компьютерного времени при практической реализации на компьютерах малой и средней мощности. Эти модели используются для серийных расчетов разнообразных сценариев чрезвычайных ситуаций и диагностики интенсивности загрязнения окружающей среды. Выполнены вычислительные расчеты по определению концентрации загрязнителя и формирования зоны загрязнения атмосферного воздуха в масштабах «microscale» и «local».Научная новизна. Созданы численные модели, позволяющие учесть существенные факторы, влияющие на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, и формирование зоны загрязнения при чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте связанных с эмиссией химически опасных веществ.Практическая значимость. Рассмотрены эффективные численные модели «diagnostic models» для экспресс расчета уровня загрязнения атмосферы при аварийных ситуациях в случае перевозки железнодорожным транспортом твердого ракетного топлива. Модели могут быть применены при разработке ПЛАСа. Предложенные модели позволяют рассчитать 2D гидродинамику ветрового потока и процесс массопереноса опасных веществ в атмосфере., Purpose. The development of numerical models for the prediction of air pollution by burning solid propellant in a railway carriage, which is located near the building on railway territory.Methodology. For the numerical simulations of pollutant transport use implicit change triangle difference schemes. To solve this problem developed numerical models based on the use of Navier-Stokes equations, to determine the velocity field of the wind flow near the cars and buildings, transport equation impurities in the atmosphere. When constructing a difference scheme is carried out physical and geometric splitting of the transport equation in the four steps. Unknown value pollutant concentration at each step of cleavage is determined by the explicit scheme.Findings. Numerical models are used for production of various settlement scenarios emergency and diagnostic intensity of pollution. Computational calculations are made to determine the concentration of the pollutant and the formation of the zone of air pollution on a scale «microscale» and «local»Originality. Created numerical models to take into account relevant factors influencing the process of dispersion of pollutants in the atmosphere. Practical value. Efficiency of numerical models «diagnostic models» for the express calculation of the level of air pollution in emergency situations in the case of transport by rail of solid rocket propellant. Models can be used in the development of PLAS. The proposed model allows to calculate the hydrodynamics of the 2D wind flow and mass transfer process of hazardous substances in the atmosphere., Мета. Розробка чисельних моделей для прогнозу забруднення атмосфери при горінні твердого ракетного палива в залізничному вагоні, розташованому поблизу будівлі на примагістральній території.Методика. Для вирішення поставленого завдання розроблені чисельні моделі, засновані на застосуванні рівнянь Нав'є-Стокса, для визначення поля швидкості вітрового потоку поблизу вагонів і будівель, і рівнянні переносу домішки в атмосфері. Для чисельного інтегрування рівняння транспорту забруднювача використовувалася неявна поперемінно-трикутна різницева схема. При побудові різницевої схеми здійснюється фізичне і геометричне розщеплення рівняння переносу на чотири кроки. Невідоме значення концентрації забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку. Для чисельного інтегрування рівнянь Нав'є-Стокса застосовуються неявні різницеві схеми. На основі побудованих чисельних моделей проведено обчислювальний експеримент з оцінки рівня забруднення атмосфери при транспортуванні залізничним транспортом небезпечного вантажу при диверсії на примагістральній території.Результати. Розроблено чисельні моделі, які відносяться до класу «diagnostic models». Дані моделі враховують основні фізичні фактори, що впливають на розвиток надзвичайної ситуації, але при цьому вимагають невеликих витрат комп'ютерного часу при практичній реалізації на комп'ютерах малої та середньої потужності. Ці моделі використовуються для серійних розрахунків різноманітних сценаріїв надзвичайних ситуацій та діагностики інтенсивності забруднення навколишнього середовища. Виконані обчислювальні розрахунки по визначенню концентрації забруднювача і формування зони забруднення атмосферного повітря в масштабах «microscale» і «local».Наукова новизна. Створені чисельні моделі, що дозволяють врахувати істотні фактори, що впливають на процес розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері, і формування зони забруднення при надзвичайних ситуаціях на залізничному транспорті пов'язаних з емісією хімічно небезпечних речовин.Практична значимість. Розглянуто ефективні чисельні моделі «diagnostic models» для експрес розрахунку рівня забруднення атмосфери при аварійних ситуаціях у разі перевезення залізничним транспортом твердого ракетного палива. Моделі можуть бути застосовані при розробці ПЛАСа. Запропоновані моделі дозволяють розрахувати 2D гідродинаміку вітрового потоку і процес масопереносу небезпечних речовин в атмосфері.

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.

Purpose. Development of CWE (Computational Wind Engineering) of model for the forecast of pollution of the atmosphere when burning solid rocket fuel in the storage, not demanding big expenses of computer time and use of powerful personal computers when carrying out expected calculations. The pollution forecast on the basis of the developed model is carried out on the scale of «microscale».Methodology. For numerical integration of the equations of Navier — Stokes implicit differential schemes are used. For numerical integration of the equation of transfer of impurity is used alternately — the triangular implicit differential scheme of splitting.Findings. The offered model allows to calculate hydrodynamics of a wind stream taking into account its interaction with a gas stream — a product of burning of rocket fuel. The developed model was used for an assessment of efficiency of use of the partition placed on a shaft for local protection of the atmosphere from pollution at an emergency situation in storage.Originality. The numerical model, allowing to consider essential factors, such as influence of buildings, a relief and the meteoconditions, influencing process of dispersion of polluting substances in the atmosphere, and formation of a zone of pollution at emergency situations of chemically dangerous substances connected with issue is created.Practical value. The developed numerical model can be used in practice for expected calculations of possible zones of pollution at emergency situations on chemically dangerous objects, and also when developing PEA (the plan of elimination of an accident)., Разработана численная модель для прогноза загрязнения атмосферы при горении твердого ракетного топлива. Модель основана на применении уравнений Навье − Стокса и уравнениz переноса примеси в атмосфере. Для численного интегрирования используются неявные разностные схемы. Представлены результаты проведенных вычислительных экспериментов., Розроблено числову модель для прогнозу забруднення атмосфери під час горіння твердого ракетного палива. Модель ґрунтується на застосуванні рівнянь Нав’є − Стокса і рівняннz перенесення домішки в атмосфері. Для числового інтегрування використовуються неявні різницеві схеми. Неведено результати проведених обчислювальних експериментів.

A numerical model was developed to simulate the pollutant dispersion in the atmosphere. The model is based on the 2D-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 процесса переноса загрязнителя в атмосфере. Разработанная модель основывается на численном интегрировании двухмерного уравнения переноса примеси. Для численного интегрирования используется неявная разностная схема. Представлены результаты численного моделирования., Розроблено числову модель для моделювання процесу переносу забруднювача в атмосфері. Розроблена модель базується на числовому інтегруванні двовимірного рівняння переносу домішки. Для числового інтегрування застосовується неявна різницева схема. Наведено результати розрахунків на базі розробленої моделі.

Головним джерелом шкідливих викидів під час руху автомобіля є двигун. Витрата палива, а отже і викиди відпрацьованих газів залежать від режиму роботи двигуна, що задається водієм і дорожніми умовами, які через трансмісію впливають на двигун.

Purpose. Development of the operational numerical model to compute contamination of the atmosphere over Pavlograd city in the case of solid rocket propellant ignition at the storage. Methodology. To simulate the toxic chemical dispersion (product of the solid rocket propellant firing) the equation of convective-diffusion transfer is used. This equation takes into account the toxic chemical dispersion in the atmosphere by wind and the atmosphere diffusion. To calculate the process of the indoor contamination in the case of the contaminated air infiltration a balance model is used. This model takes into account the ventilation flow rate, volume of the room, concentration of toxic chemical in the inlet air. To compute the ventilation flow rate the empirical model was used. The implicit change–triangle difference scheme was used for the numerical integration of the governing equation. FORTRAN language was used to develop code on the basis of the created numerical model. On the basis of the developed numeral model numerical experiment was carried out which allowed to estimate the level of atmosphere contamination in Pavlograd city. Findings. The operational model allows predicting quickly the hitting zone dimensions. The developed model was used to estimate risk of people toxic hitting in the residential districts of Pavlograd city. Originality. A numeral model allows to estimate the risk of toxic hitting of people in Pavlograd city in the case of an accident at the of solid rocket propellant storage. Practical value. The developed numeral model can be used for the quick estimation of risk for people in the city after toxic chemical release at the solid propellant storage. The developed numerical model solves the problem to assess the consequences for the population at ignition of solid rocket propellant in storage., Цель. Разработка прикладной численной модели для расчета динамики загрязнения атмосферы над городом при чрезвычайной ситуации в хранилище твердого ракетного топлива, сопровождающейся выбросом в атмосферу продуктов горения. Методика. Для численного моделирования процесса переноса опасного вещества (продукта горения твердого ракетного топлива) в атмосфере применяется уравнение конвективно-диффузионного переноса примеси. Данное уравнение учитывает рассеивание в атмосфере опасного вещества за счет ветра и атмосферной диффузии. Для расчета процесса загрязнения воздушной среды внутри помещений при затекании в них загрязненного атмосферного воздуха используется балансовая модель. Эта модель учитывает величину воздухообмена в помещении, объем помещения и концентрацию опасного вещества во входящем в помещение потоке. Величина фильтрующегося воздуха в помещении рассчитывается с помощью эмпирической модели. Для численного интегрирования уравнения переноса примеси в атмосфере применяется неявная разностная схема расщепления. На основе построенной численной модели создан код на алгоритмическом языке Фортран. Проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы над г. Павлоградом и воздушной среды внутри помещений. Результаты. Предложенная модель позволяет оперативно рассчитать загрязнение атмосферы при выбросе химически опасного вещества. Модель позволяет определить размеры зоны токсичного поражения людей. С помощью разработанной численной модели выполнена оценка риска поражения людей в селитебной зоне г. Павлоград. Научная новизна. Создана численная модель, позволившая оперативно оценить риск токсичного поражения людей в г. Павлоград в случае чрезвычайной ситуации в хранилище твердого ракетного топлива. Практическая значимость. Разработанная численная модель может быть использована для оценки риска поражения людей на открытом воздухе или внутри помещений при эмиссии химически опасных веществ в атмосферу. С помощью разработанной численной модели решена задача по оценке последствий для населения при возгорании твердого ракетного топлива в хранилище., Мета. Розробка прикладної чисельної моделі для розрахунку динаміки забруднення атмосфери над містом при надзвичайній ситуації в сховищі твердого ракетного палива, що супроводжується викидом в атмосферу продуктів горіння. Методика. Для чисельного моделювання процесу перенесення небезпечної речовини (продукту горіння твердого ракетного палива) в атмосфері застосовується рівняння конвективно-дифузійного перенесення домішки. Це рівняння враховує розсіювання в атмосфері небезпечної речовини за рахунок вітру та атмосферної дифузії. Для розрахунку процесу забруднення повітряного середовища усередині приміщень при затіканні в них забрудненого атмосферного повітря використовується балансова модель. Ця модель враховує величину повітрообміну в приміщенні, об'єм приміщення та концентрацію небезпечної речовини в потоці, що входить в приміщення. Величина повітря, що фільтрується, в приміщенні розраховується за допомогою емпіричної моделі. Для чисельного інтегрування рівняння перенесення домішки в атмосфері застосовується неявна різницева схема. На основі побудованої чисельної моделі створений код на алгоритмічній мові Фортран. Проведено обчислювальний експеримент із оцінки рівня забруднення атмосфери над м. Павлоградом і повітряного середовища усередині приміщень. Результати. Запропонована модель дозволяє оперативно розрахувати забруднення атмосфери при викиді хімічно небезпечної речовини. Модель дозволяє визначити розміри зони токсичного ураження людей. За допомогою розробленої чисельної моделі виконана оцінка ризику ураження людей в селітебній зоні м. Павлоград. Наукова новизна. Створена чисельна модель, що дозволила оперативно оцінити ризик токсичного ураження людей м. Павлоград у разі надзвичайної ситуації в сховищі твердого ракетного палива. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для оцінки ризику ураження людей на відкритому повітрі або усередині приміщень при емісії хімічно небезпечних речовин в атмосферу. За допомогою розробленої чисельної моделі вирішено завдання з оцінки наслідків для населення при займанні твердого ракетного палива у сховищі.

Purpose. Chemically hazardous objects, where toxic substances are used, manufactured and stored, and also main lines, on which the hazardous materials transportation is conducted, pose potential sources of atmosphere accidental pollution.Development of the CFD model for evaluating the efficiency of the building local protection from hazardous substantives ingress by using air curtain and sorption/desorption of hazardous substance on indoor surfaces. Methodology. To solve the problem of hydrodynamic interaction of the air curtain with wind flow and considering the building influence on this process the model of ideal fluid is used. In order to calculate the transfer process of the hazardous substance in the atmosphere an equation of convection-diffusion transport of impurities is applied. To calculate the process of indoors air pollution under leaking of foul air Karisson & Huber model is used. This model takes into account the sorption of the hazardous substance at various indoors surfaces. For the numerical integration of the model equations differential methods are used. Findings. In this paper we construct an efficient CFD model of evaluating the effectiveness of the buildings protection against ingress of hazardous substances through the use of an air curtain. On the basis of the built model a computational experiment to assess the effectiveness of this protection method under varying the location of the air curtain relative to the building was carried out. Originality. A new model was developed to compute the effectiveness of the air curtain supply to reduce the toxic chemical concentration inside the building. Practical value. The developed model can be used for design of the building local protection against ingress of hazardous substances., Цель. Химически опасные объекты, где используются, производятся, хранятся токсичные вещества, а также магистрали, по которым осуществляется транспортировка опасных грузов, представляют собой потенциальные источники аварийного загрязнения атмосферы. В исследовании необходимо осуществить разработку прикладной численной модели для расчета эффективности локальной защиты здания от попадания в него опасных веществ путем применения воздушной завесы и сорбции/десорбции опасного вещества на поверхностях внутри здания. Методика. Для решения гидродинамической задачи взаимодействия воздушной завесы с ветровым потоком и с учетом влияния здания на этот процесс используется модель идеальной жидкости. Для расчета процесса переноса опасного вещества в атмосфере применяется уравнение конвективно-диффузионного переноса примеси. Для расчета процесса загрязнения воздушной среды внутри помещений при затекании в них загрязненного атмосферного воздуха используется модель Karisson & Huber. Данная модель учитывает сорбцию опасного вещества на различных поверхностях внутри помещения. Для численного интегрирования уравнений модели используются разностные методы. Результаты. В работе построена эффективная численная модель оценки эффективности защиты зданий от попадания в них опасных веществ путем применения воздушной завесы. На основе построенной модели проведен вычислительный эксперимент по оценке эффективности данного метода защиты при варьировании места расположения воздушной завесы относительно здания. Научная новизна. Создана численная модель, позволяющая оперативно рассчитать эффективность применения воздушной завесы для снижения инфильтрации загрязненного наружного воздуха в помещение. Практическая значимость. Разработанная численная модель может быть использована для проектирования локальной защиты зданий от попадания в них опасных веществ., Мета. Хімічно небезпечні об’єкти, в яких використовуються, виробляються, зберігаються токсичні речовини, а також магістралі, якими здійснюється транспортування небезпечних вантажів, являють собою потенційні джерела аварійного забруднення атмосфери. У дослідженні необхідно здійснити розробку прикладної чисельної моделі для розрахунку ефективності локального захисту будівлі від потрапляння в неї небезпечних речовин шляхом застосування повітряної завіси. Методика. Для вирішення гідродинамічної задачі взаємодії повітряної завіси з вітровим потоком та з урахуванням впливу будівель на цей процес використовується модель ідеальної рідини. Для розрахунку процесу переносу небезпечної речовини в атмо-сфері використовується рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Для розрахунку процесу забруднення повітряного середовища всередині приміщень при втіканні в них забрудненого атмосферного повітря використовується модель Karisson & Huber. Дана модель враховує сорбцію небезпечної речовини на різних поверхнях всередині приміщень. Для чисельного інтегрування рівняння моделі використовуються різницеві схеми. Результати. У роботі побудовано ефективну чисельну модель оцінки ефективності захисту будівель від потрапляння в них небезпечних речовин шляхом використання повітряної завіси. На основі побудованої моделі проведено розрахунковий експеримент з оцінки ефективності даного методу захисту при варіюванні місця розташування повітряної завіси відносно будівлі. Наукова новизна. Побудовано чисельну модель, яка дозволяє оперативно розрахувати ефективність використання повітряної завіси для зниження інфільтрації забрудненого зовнішнього повітря в приміщення. Практична значимість. Розроб-лена чисельна модель може бути використана для проектування локального захисту будівель від потрапляння в них небезпечних речовин.

Забруднення атмосфери відбувається, головним чином, у її нижніх шарах. Забруднюючі речовини, потрапивши в атмосферу, під впливом дії випромінювання, присутності вільних радикалів, озону, молекул води піддаються змінам, хімічним перетворенням аж до утворення досить небезпечних сполук.

Современный мир невозможно представить без автомобиля. За последнее время автопарк страны значительно увеличился, и сейчас каждый четвертый житель нашей страны имеет в распоряжении собственный автомобиль. Это свидетельствует о том, что количество пробок на дорогах увеличивается, вследствие чего возникает неоптимальная дорожная ситуация. С экологической точки зрения это говорит о том, что предельно-допустимая концентрация вредных веществ на дорогах может превышать норму, что неблагоприятно сказывается на здоровье человека.

Намагання України інтегруватись у європейський соціально-економічний простір потребує вирішення цілого ряду проблем. Однією з основних проблем є забруднення атмосферного повітря стаціонарними та пересувними джерелами. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря в Україні є: теплові та електричні станції, промислові підприємства, транспорт, комунальне й сільське господарство, військово-промисловий комплекс тощо. Промисловість є найважливішою структурною ланкою господарського комплексу України. Рівень впливу промисловості на навколишнє середовище залежить від характеру її територіальної локалізації, обсягів використання сировини, матеріалів і енергії, від можливості утилізації відходів і ступеня завершеності енерговиробничих циклів. Промислові викиди в атмосферу поширюються на значну відстань, забруднюючи приземний шар повітря не лише на промислових майданчиках, але й на прилеглих територіях. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/36971

У статті проаналізовано вплив забруднення атмосфери на рівень захворюваності населення Сумської області. З'ясовано наслідки впливу різних забруднюючих речовин на здоров'я населення. Досліджено динаміку захворюваності на онкологічні хвороби у регіоні. Розраховано середньорічний об'єм викидів забруднюючих речовин у розрізі районів Сумської області та щільність викидів в атмосферу. Визначено рейтинг районів за рівнем захворюваності та здійснено кореляційний аналіз залежності онкологічних захворювань від забруднення атмосферного повітря. В статье проанализировано влияние загрязнения атмосферы на уровень заболеваемости населения Сумской области. Выяснены последствия влияния различных загрязняющих веществ на здоровье населения. Исследована динамика заболеваемости онкологическими болезнями в регионе. Рассчитан среднегодовой объем выбросов загрязняющих веществ в разрезе районов Сумской области и плотность выбросов в атмосферу. Определен рейтинг районов по уровню заболеваемости и проведен корреляционный анализ зависимости онкологических заболеваний от загрязнения атмосферного воздуха. The article analyzes the impact of air pollution on morbidity of the population of Sumy region. The consequences of the effect of various pollutants on human health are explained. The dynamics of oncological mobility in the region is investigated. Calculated average annual emissions in the context of region of Sumy region and the density of air emissions. Defined rating areas in terms of morbidity and a correlation analysis of the dependence of cancer from air pollution.

The 3D numerical model to simulate the toxic gas dispersion during phosphorus combustion is developed. The model is based on the K-gradient transport model. The results of numerical experiment are presented., Разработана трехмерная численная модель распространения оксида фосфора в атмосфере при горении фосфора. Модель основывается на численном интегрировании уравнения конвективно-диффузионного переноса примеси, приводятся результаты вычислительного эксперимента., Розроблено тривимірну чисельну модель розрахунку процесу поширення токсичної речовини при горінні фосфору. Модель базується на чисельному інтегруванні рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Наводяться результати обчислювального експерименту.

Метою дослідження стало визначення токсичного впливу деяких технологій рекультивації (біостимуляція автохтонної мікрофлори, додавання біопрепарату, створеного з активної автохтонної мікрофлори, та сучасного українського комерційного біопрепарату на активованому вугіллі) на рослини за європейською методикою OECD guideline for testing of chemicals. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/6845