Calculation of Pollution Dynamics Near Railway Territory During Coal Transportation

Abstract

1* Каф. «Гидравлика и водоснабжение», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днипро, Украина, 49010, тел. +38 (056) 273 15 РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИМАГИСТРАЛЬНОЙ ТЕРРИТОРИИ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ УГЛЯЦель. Научная работа предполагает разработку 3D численной модели для прогноза загрязнения атмосферы при транспортировке сыпучих грузов в железнодорожном вагоне. Методика. Для решения поставленной зада-чи разработана трехмерная численная модель, основанная на применении уравнения переноса пылевых за-грязнений в атмосферном воздухе под действием ветра и атмосферной турбулентной диффузии. Для числен-ного интегрирования моделирующего уравнения переноса пыли использовалась неявная разностная схема. При построении разностной схемы осуществляется предварительное расщепление исходного уравнения пере-носа 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 сче-та, что обеспечивает простую численную реализацию уравнений расщепления. Разработанная численная мо-дель 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 атмо-сферного 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 рассеива-ния 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 же-лезнодорожным транспортом. Модель может быть применена при разработке мероприятий по охране окру-жающей среды при эксплуатации железнодорожного транспорта. Предложенная модель позволяет оперативн...