Дослідження ефективності використання захисних екранів різної форми для зниження забрудення повітря

Abstract

UK: Постановка проблеми. Розглядається задача оцінювання ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми длязниження рівня забруднення повітря. Такі екранидозволяють змінити аеродинаміку повітряного потоку та перенаправитирух забрудненого повітря від робочих зон в інший бік. Мета роботи−дослідження ефективності використання захисних екранів різної геометричної форми для зниження рівня забруднення, створення тривимірної числовоїмоделі для аналізу ефективності використання захисних екранів. Методика.Для аналізу ефективності екранів різної геометричної форми застосовується метод фізичного експерименту в лабораторних умовах. Для математичного моделювання поширення домішки занаявності екранів використовуються тривимірні рівняння аеродинаміки та масопереносу. Розроблена числовамодель дозволяє врахувати профіль швидкості повітряного потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність емісії домішки, швидкість гравітаційного осадження домішки в повітрі. Для числовогоінтегрування моделювальних рівнянь аеродинаміки та масопереносу використовуються скінченнорізницеві схеми розщеплення. Наукова новизна.Експериментальним шляхом отримано даніщодо ефективності використання чотирьох захисних екранів, які відрізняються геометричною формою. Експериментальні дані дають можливість здійснити первинне оцінювання впливу різних екранів на зниження рівня забруднення в робочих зонах. Розроблена швидкорозрахункова 3D числовамодель для розв’язання задач аеродинаміки та масопереносу стосовно проблеми оцінювання ефективності використання екранів узонах, де має місце забруднення атмосферного повітря. Практична значимість.Експериментальні дані дають можливість обґрунтувати вибір захисного екранабіля автотраси або іншої ділянки на промисловому майданчику,де має місце емісія домішки. На базі розробленої математичної моделі створенокомп’ютерний код, що дозволяє прогнозувати інтенсивність забруднення повітря занаявності перешкод, якізмінюють аеродинаміку та напрям переносу домішки в атмосфері. Висновки.Результати фізичного експерименту дозволяють уявитизакономірностіформування областей забруднення біля захисних екранів різної геометричної форми.Розробленаматематична модель дозволяє оцінювати забруднення повітря в областях,де є перешкоди на шляху руху домішки. Наведенорезультати фізичного та обчислювального експериментів.

EN: Problem statement. The task of evaluating the effectiveness of the use of protective screens of different geometric shapes to reduce the level of air pollution is considered. The data on the screen allow you to change the aerodynamics of the air flow and redirect the movement of polluted air away from the work areas in the other direction. The purpose of the article–study of the effectiveness of the use of protective screens of different geometric shapes to reduce the level of pollution, creation of a three-dimensional numerical model for the analysis of the effectiveness of the use of protective screens.Methodology.The method of physical experiment in laboratory conditions is used to analyze the effectiveness of screens of different geometric shapes. Three-dimensional equations of aerodynamics and mass transfer are used for mathematical modeling of impurity propagation in the presence of screens. The developed numerical model makes it possible to take into account the air flow velocity profile, atmospheric diffusion, the emission intensity of the impurity, the rate of gravitational sedimentation of the impurity in the air. For the numerical integration of the modeling equations of aerodynamics and mass transfer, finite-difference splitting schemes are used. Scientific novelty.Data on the effectiveness of the use of four protective screens, which differ in geometric shape, were obtained experimentally. Experimental data make it possible to carry out an initial assessment of the impact of various screens on reducing the level of pollution in working areas. A fast-calculating 3D numerical model was developed for solving problems of aerodynamics and mass transfer in relation to the problem of evaluating the effectiveness of the use of screens located in areas where atmospheric air pollution occurs. Practicalsignificance.Experimental data make it possible to justify the choice of a protective screen near the highway or another area on the industrial site where the impurity emission takes place. A computer code was created on the basis of the developed mathematical model, which makes it possible to predict the intensity of air pollution in the presence of obstacles that change the aerodynamics and the direction of transport of impurities in the atmosphere. Conclusions.The results of the physical experiment allow us to imagine the regularities of the formation of areas of pollution near protective screens of different geometric shapes, the developed mathematical model allows us to estimate air pollution in areas where there are obstacles in the way of the movement of impurities. The results of physical and computational experiments are presented.