Введение к работе
Актуальность темы. Особый интерес исследователей к задачам распространения выбросов вызван сложной экологической ситуацией в регионах с развитой металлургической, химической и нефтеперерабатывающей индустрией В производстве применяются соединения, хранящиеся под высоким давлением и при низкой температуре в жидкой фазе для уменьшения удельного объема При техногенных катастрофах часто происходит залповый выброс этих веществ в атмосферу с образованием облака, содержащего как газовые примеси, так и взвеси микрочастиц Перемешивание выбросов с окружающим воздухом сопровождается фазовыми переходами с выделением или поглощением тепла Все это, в свою очередь кардинально может изменить свойства плавучести выбросов в атмосфере В настоящее время существует ряд теоретических моделей, описывающих динамику облака примесей в больших масштабах расстояний и времени Но в них не рассматривается начальный этап распространения выбросов, когда проявляются эффекты группового движения, обусловленные фазовыми переходами, определяющие плавучесть облака В связи с этим актуально создание теоретических моделей распространения многофазных выбросов, сопровождающихся фазовыми переходами, в малых масштабах расстояний и времени
Целью работы является теоретическое исследование влияния фазовых переходов на режимы распространения многофазных выбросов
В соответствии с представленной целью в диссертационной работе рассматривались следующие задачи
-
Распространение в атмосфере залповых выбросов, состоящих в основном из водяного пара в трехмерной постановке
-
Диффузионное перемешивание парогазокапельных систем, сопровождаемое фазовыми переходами в одномерной постановке
-
Распространение в атмосфере залповых выбросов, содержащих водяной пар и конденсат в трехмерной постановке
Научная новизна. Автором было
-
Численно исследовано влияние фазовых переходов на силы плавучести, с учетом конвективного и диффузионного переноса вещества, импульса и тепла
-
Изучено влияние определяющих параметров (температуры, влажности окружающего воздуха, температуры, начального влагосо-держания внутри облака выброса) на эволюцию облака выброса
3 Найдены автомодельные решения задачи перемешивания парога-зокапельных систем, на основе которых получена детальная картина фазовых переходов на границе облака выбросов
Основные положения и результаты, выносимые на защиту.
-
Когда в исходном состоянии водяной пар является сухим, влажность окружающего воздуха в основном определяет массу конденсата в облаке и время его испарения, но слабо влияет на силу плавучести облака
-
Если в исходном состоянии пар содержит конденсат, плавучесть облака определяется влажностью окружающего воздуха
-
В зоне перемешивания газа и влажного пара при близких значениях их начальных температур происходит значительное охлаждение смеси ниже исходной температуры
Достоверность Достоверность результатов исследований основана на корректном применении фундаментальных уравнений механики сплошных сред, проведении тестовых расчетов, сравнении результатов расчетов с аналитическими решениями, согласовании полученных результатов с результатами и измерениями других исследователей
Практическая ценность. Полученные результаты расширяют и углубляют теоретические знания о распространении выбросов, состоящих в основном из пара и конденсата, и могут быть использованы при создании экспертной системы для прогнозирования и оценки последствий техногенных аварий, и последующего принятия мер защиты
Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались на следующих конференциях и научных школах
3-я научная школа-конференция «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (г Алушта, 19-25 сентября 2005 г),
V региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (г Уфа, 26 - 27 октября 2005 г), Всероссийская научно-практическая конференция «Наука и образование-2005», посвященная 15-летию со дня принятия Декларации о государственном суверенитете Республики Башкортостан и 5-летию образования Нефтекамского филиала БашГУ (г Нефтекамск, НФ БашГУ, 24 -25 октября 2005 г),
Международная Уфимская зимняя школа-конференция по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых ученых (г Уфа, БашГУ, 30 ноября - 6 декабря 2005 г),
ЭВТ в обучении и моделировании IV региональная научно-методическая конференция (г Бирск, БирГСПА, 16—17 декабря 2005 г ),
Мавлютовские чтения Российская научно-техническая конференция, посвященная 80-летию со дня рождения чл -корр РАН Р Р Мавлютова (г Уфа, УГАТУ, 20 - 22 марта 2006 г ),
Двенадцатая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (г Новосибирск, НГУ, 23 - 29 марта 2006 г ),
Международная конференция «Измерение, моделирование и информационные системы для изучения окружающей среды ENVIROMIS -2006» (г Томск, ИМКЭС СО РАН, 1 - 8 июля 2006 г ),
Четвертая российская национальная конференция по теплообмену (г Москва, МЭИ, 23 -27 октября 2006 г),
Тринадцатая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (г Роеіов-на-Дону - Таганрог, ЮФУ, 20 — 26 апреля 2007 г)
Кроме того результаты работы докладывались на семинарах Проблемной лаборатории математического моделирования и механики сплошных сред под руководством профессора С М Усманова и член-корреспондента АН РБ В Ш Шагапова
Публикации. Основной материал диссертации опубликован в 12 работах Список публикаций приведен в конце автореферата
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы
Объем диссертации составляет 119 страниц, включая 30 рисунков, 2 таблицы и список литературы, состоящий из 119 наименований
