Numerical simulation of air pollution in workplaces after toxic chemical emission

Abstract

EN: Purpose. Development of a numerical model to compute the dynamics of atmosphere pollution in workplaces after accidents which results in toxic chemical emission. Methodology. For the numerical simulation of atmosphere pollution in workplaces 3D equation of pollutant dispersion is used. This equation takes into account the convective and dispersion processes of pollutant transport, the rate of toxic chemical emission, position of source emission. For the numerical integration of the governing equation of pollutant dispersion in atmosphere the implicit finite-difference scheme is used. On the basis of the numerical model generic model was developed. FORTRAN language was used to develop the generic model. Computational experiments were carried out to calculate the dynamics of pollution after accident emission at ammonia pipeline which is situated at Dnepr River. Findings. The proposed model allows to simulate the atmosphere pollution in workplaces after accident emission of toxic chemicals. The model allows quickly obtain the information which can be used for response methods development. Results of numerical experiments are presented. Originality. 3D numerical model was developed allowing to calculate quickly atmosphere pollution after accidents which result in toxic chemical emission. Practical value. The developed model can be used for numerical simulation of air pollution in workplaces after toxic chemicals emissions. It can be used at the stage of PLAS (ПЛАС) development.

RU: Цель Разработка численной модели для расчета динамики загрязнения атмосферы на рабочих местах после аварий, что приводит к эмиссии токсичных химических веществ. Методика. Для численного моделирования загрязнения атмосферы на рабочих местах используется 3D уравнение дисперсии загрязняющего вещества. Это уравнение учитывает конвективные и дисперсионные процессы переноса загрязняющих веществ, скорость эмиссии токсичных химических веществ, положение источника эмиссии. Для численного интегрирования моделирующего уравнения рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере используется неявная схема конечных разностей. На основе численной модели была разработана общая модель. Для разработки общей модели был использован FORTRAN. Численные эксперименты проводились для расчета динамики загрязнения после аварийного случая разлива на трубопроводе аммиака, который расположен на реке Днепр. Результаты. Предложенная модель позволяет моделировать загрязнения воздуха на рабочих местах после аварийной эмиссии токсичных химических веществ. Модель позволяет быстро получить информацию, которая может быть использована для разработки методов реагирования. Представлены результаты численных экспериментов. Научная новизна. Была разработана 3D численная модель, что позволяет быстро рассчитать загрязнения атмосферы после аварий, которые приводят к токсичным химическим выбросам. Практическая значимость. Разработанная модель может быть использована для численного моделирования загрязнения воздуха на рабочих местах после выбросов токсичных химических веществ. Она может быть использована на стадии разработки PLAS (ПЛАС).

UK: Мета. Розробка чисельної моделі для розрахунку динаміки забруднення атмосфери на робочих місцях після аварій, що призводить до емісії токсичних хімічних речовин. Методика. Для чисельного моделювання забруднення атмосфери на робочих місцях використовується 3D рівняння дисперсії забруднюючої речовини. Це рівняння враховує конвективні і дисперсійні процеси переносу забруднюючих речовин, швидкість емісії токсичних хімічних речовин, положення джерела емісії. Для чисельного інтегрування керуючого рівняння розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері використовується неявна схема кінцевих різниць. На основі чисельної моделі була розроблена загальна модель. Для розробки загальної моделі був використаний FORTRAN. Чисельні експерименти проводилися для розрахунку динаміки забруднення після аварійного випадку розливу на трубопроводі аміаку, який розташований на річці Дніпро. Результати. Запропонована модель дозволяє моделювати забруднення повітря на робочих місцях після аварійної емісії токсичних хімічних речовин. Модель дозволяє швидко отримати інформацію, яка може бути використана для розробки методів реагування. Представлені результати чисельних експериментів. Наукова новизна. Була розроблена 3D чисельна модель, що дозволяє швидко розрахувати забруднення атмосфери після аварій, які призводять до токсичних хімічних викидів. Практична значимість. Розроблена модель може бути використана для чисельного моделювання забруднення повітря на робочих місцях після викидів токсичних хімічних речовин. Вона може бути використана на стадії розробки PLAS (ПЛАС).