Особенности моделирования процессов распространения выбросов в приземном слое атмосферы с использованием ANSYS/Flotran

Р.И. Натхина (Ростов-на-Дону)

Исследуются процессы распространения примесей в пограничном слое атмосферы с использованием метода конечных элементов. Для построения решения задачи применяется конечноэлементный комплекс ANSYS/Flotran.

Модуль Flotran конечноэлементного комплекса ANSYS позволяет решать различные гидро- и аэродинамические задачи, включая задачи о распространении примесей, в том числе и задачи об исследовании процессов распространения выбросов в приземном слое атмосферы. Имеется возможность учитывать тепломассоперенос и турбулентность. В этом случае модуль ANSYS/Flotran использует уравнения непрерывности для каждой примеси, уравнение Навье-Стокса и уравнение энергии.

Рассматривается несколько тестовых задач: с одним источником выброса и одной примесью, с одним источником выброса и двумя примесями, с двумя источниками выброса, решенными при разных граничных условиях. Для сравнения результатов рассмотрен тестовый пример, решенный в конечноэлементных пакетах ANSYS/Flotran и FlexPDE.

Тестовые примеры рассматривались как в горизонтальном, так и в вертикальном слое атмосферы. Особенностью задачи, рассматриваемой в вертикальном слое атмосферы, является проблема моделирования стратификации температуры, давления и скорости ветра. Для решения этой задачи температура, скорость ветра и давление (в случае отсутствия ветра) задаются в граничных условиях с учетом их зависимости от вертикальной координаты с использованием встроенного языка APDL по стратификационным или барометрическим формулам [1,2]. Результаты работы частично опубликованы в [3]. Получены графики распределения концентраций примесей в различные моменты времени после выброса.

Автор выражает благодарность Наседкину А.В. за внимание и помощь в работе.

 

1. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985

2. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. – М.: Издательство МГУ, 1986

3. Натхина Р.И. Решение нестационарной задачи о распространении выбросов от двух источников в горизонтальном слое атмосферы с использованием в ANSYS/Flotran// Матем. моделирование, выч. механика и геофизика. Тр. I Шк-сем., Ростов-наДону, 14-18 октября 2002. – Ростов-на-Дону: Новая книга,2002