Динамика и энергетика раcпространения тяжелого газа в приземном слое атмосферы

Abstract

Приведены результаты моделирования распространения облака тяжелого газа в атмосферном пограничном слое. Описана модель турбулентной динамики тяжелого газа с большими изменениями плотности с использованием осреднения по Фавру-Рейнольдсу, которое для таких течений приводит к более простой форме уравнений, чем осреднение по Рейнольдсу. Для расчета турбулентных потоков и напряжений использована модель турбулентности первого порядка. Кратко изложен численный алгоритм решения задачи с применением консервативной неявной конечно-разностная схемы. Используется метод расщепления по физическим процессам и пространственным переменным. Результаты расчетов сопоставлены с натурными и лабораторными экспериментами. Приведен анализ энергетики процессов распространения тяжелого газа.

Наведено результати моделювання розповсюдження хмари важкого газу в атмосферному пограничному шарi. Описано модель турбулентної динамiки важкого газу з великими змiнами густини з використанням осереднення по Фавру-Рейнольдсу, що для таких течiй приводить до бiльш простої форми рiвнянь, чим осереднення по Рейнольдсу. Для розрахунку турбулентних потокiв i напруг використана модель турбулентностi першого порядку. Коротко викладено чисельний алгоритм розв'язування задачi за допомогою консервативної неявної скiнченнорiзницевої схеми. Використано метод розщеплення по фiзичним процесам i просторовим змiнним. Результати розрахункiв зпiвставленi з натурними i лабораторними експериментами. Приведено аналiз енергетики процесiв розповсюдження важкого газу.

The results of simulation of the dense cloud dispersion in the atmospheric boundary layer are presented. The model of the turbulent dynamics of the dense cloud is described. The Favre-Reynolds averaging procedure is used, that results in the less complicated form of the equations than the Reynolds averaging procedure. The first-order turbulence model is applied for the calculation of the turbulent fluxes and stresses. The numerical algorithm of the problem solution is briefly described with use of the the conservative implicit finite-difference scheme. The splitting method upon the space directions and physical processes is used. The results of calculations are compared with the results of laboratory and field experiments. The analysis of the energetics of the dense gase dispersion processes is given.