Моделирование распространения примеси в пограничном слое атмосферы от холодного источника большой мощности

К.Г. Шварц, В.А. Шкляев (Пермь)

Одной из актуальных задач охраны окружающей среды является математическое моделирование чрезвычайных техногенных ситуаций, в результате которых возникают локальные неизотермические процессы в нижнем слое атмосферы. Учитывая сложность моделирования таких задач и большую вычислительную трудоемкость, довольно часто используются двумерные модели, сохраняющие основные физические механизмы изучаемых процессов. В данной работе предлагается подобная модель, вывод которой основан на известном подходе [1], успешно применяемом в геофизических приложениях. В качестве исходных были выбраны трехмерные уравнения гидротермодинамики “сухой” турбулентной атмосферы и уравнение переноса примеси в декартовой системе с учетом “двойного диффузионного” механизма [2]. Нижний слой атмосферы считался несжимаемым газом, использовалось приближение Буссинеска, статика и крупномасштабность.

Источником примеси является жидкость, разлитая на земной поверхности в результате техногенной аварии, например, жидкий аммиак. Примесь, распространяемая в пограничном слое атмосферы, как и разлитая жидкость, является концентрационным источником холода.

Были получены эволюционное уравнение для вихря скорости, безразмерной потенциальной температуры и концентрации примеси. В них появляются слагаемые, обусловленные нелинейными механизмами завихренности и термодиффузии.

Численные эксперименты проводились для различных погодных условий. Были получены поля концентрации примеси, температуры и функции тока.

Работа выполнялась при поддержке РФФИ (грант № 02-05-96401).

 

1. Аристов С.Н., Фрик П.Г. Крупномасштабная турбулентность в тонком слое неизотермической вращающейся жидкости // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа, 1988, №4, с.48-55.

2. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий А.А. Устойчивость конвективных течений. – М. Наука, 1989. – 320с.