Коэффициенты дисперсии тяжелого газа
Двумерные уравнения диффузии представляют собой баланс между подветренным градиентом в концентрации и либо вертикальной, либо боковой турбулентной диффузией. Разделение переменных:
Уравнения решаются с использованием степенного закона для профиля ветра, описанного ранее в этой главе, и эмпирических приближений:
Где γ1 – константа, K0 – безразмерная константа (= n(1-γ1)), φ(Ri*') – коэффициент устойчивости, определяемый формулой
Предыдущие уравнения решены, чтобы получить форму подобия дисперсионного уравнения в плоскости x-z:
Массовый и энергетический баланс
Средняя плотность облачной газовой смеси зависит от cc(x) и температуры, Tc. Они выводятся из общего баланса массы и энергии для дифференциального среза с толщиной dx, шириной Beff и высотой Heff.
Массовый баланс x выводится выражением (ρUeff Heff Beff) и
Когда температура поверхности больше, чем температура облака, то корректируется Ri* и температура облака становится новой зависимой переменной Tc(x). Температура облака будет меняться по мере добавления тепла в облако потоком тепла от земли, FH. Добавленная плотность энергии облака, Dh, в (Дж кг-1) вычисляется из:
Бюджет энергии для поперечного среза облака
где FH – поверхностный тепловой поток под облаком, δL – эмпирическая постоянная.
Когда ширина ядра b = 0, баланс энергии становится:
|
|
|
Устойчивые шлейфы, генерируемые моделью тяжелых газов, объединяются для создания облака, зависящего от времени, как описано в разделе «Общие комментарии» выше.
Зона угрозы
Зона угрозы ALOHA представляет собой область, в которой концентрация газа на уровне земли превышает уровень опасности в любое время.
Оценка максимальной концентрации
Концентрация загрязняющего вещества зависит как от местоположения, так и от времени. Чтобы создать зону угрозы, ALOHA вычисляет пиковую концентрацию как функцию времени для всех точек в пространстве. Важно отметить, что это не истинный пик концентрации, так как концентрации, предсказанные ALOHA, усредняются по времени в разных временных интервалах, в зависимости от используемой дисперсионной модели. Неявные моменты усреднения в моделях дисперсии различаются.
Максимальная функция концентрации M(x,y) для любой точки (x,y) определяется как максимальная за все время концентрации в этой точке и задается выражением:
ALOHA реализует эту функцию следующим образом. Во-первых, она идентифицирует шаг источника, связанный с наивысшей скоростью высвобождения, и находит tm(s), время, соответствующее средней точке этого исходного шага. Затем она находит t0(s), время, когда облако, связанное с этим исходным шагом, центрируется в точке (x,0) как
|
|
|
Первоначально ALOHA предполагает, что максимальная концентрация в точке (x,y) равна C (x,y,t0). Чтобы проверить это, она сравнивает значение C (x,y,t0) с C (x,y,t0±30). Если одно из этих значений больше, она сравнивает концентрации в этом направлении с использованием 30-секундных интервалов до тех пор, пока концентрация продолжает увеличиваться.
Чертеж зоны угрозы
Контур зоны угрозы проходит через точки, где максимальная концентрация равна LOC. Точки в зоне угрозы, функция максимальной концентрации превышает LOC.
ALOHA конструирует контур зоны угрозы в два этапа. Во-первых, она выполняет бинарный поиск функции максимальной концентрации, чтобы найти xl, расстояние по ветру до LOC (м). Для источника разлития ALOHA выполняет второй двоичный поиск, чтобы найти внеосевые расстояния до LOC из девяти точек, равномерно расположенных вдоль оси x на расстояниях 0,xl / 8,2xl / 8,3xl / 8...xl . В случаях точечных источников ALOHA находит эти внеосевые расстояния, используя:
Где x – расстояние каждой из девяти точек вдоль оси x. Контур зоны угрозы проходит через каждую из (x,y) точек, найденных этим методом. ALOHA использует подгонку Безье, чтобы соединить эти точки плавными кривыми.
|
|
|
Контуры доверия
Неопределенности в среднем направлении ветра представлены на графике зоны угрозы как доверительные линии. Ось зоны угрозы поворачивается на угол по обе стороны от номинального направления ветра, и контур поворотной зоны угрозы рисуется. Угол, α, основан на ширине шлейфа Гаусса на расстоянии в 5 минут от источника:
где U3 – скорость ветра на высоте 3 метров (м с-1).
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 135; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!