Запропоновано прогнозні моделі для оцінювання рівня забруднення атмосферного повітря викидами від автотранспорту в умовах міської забудови. Проаналізовано сучасний стан прогнозування процесів забруднення атмосферного повітря при викидах від автотранспорту на вулицях міст. На базі методу дискретних вихорів розроблено прогнозну модель для оцінювання рівня забруднення атмосферного повітря викидами від автотранспорту для схеми "вуличний каньйон", яка дозволяє оперативно розрахувати розсіювання викидів з урахуванням будівель, параметрів метеоситуації, типу викиду та рециркуляційних зон біля будівель. Набула подальшого розвитку прогнозна модель для оцінювання рівня забруднення атмосферного повітря на базі рівнянь відривних течій нев'язкої рідини та рівняння конвективно-дифузійного переносу забруднювальної речовини, що дозволяє оперативно прогнозувати рівень забруднення в атмосфері від автотранспорту в умовах мікрорайону (комплекс будівель з автомагістралями) та окремих вулиць міста ("вуличний каньйон'). Набула подальшого розвитку прогнозна модель для оцінювання рівня забруднення атмосферного повітря з урахуванням хімічної трансформації в атмосфері викидів від автотранспорту. Створено спеціалізоване програмне забезпечення для виконання обчислювального експерименту на базі побудованих моделей. Проведено обчислювальні експерименти на базі створених прогнозних моделей. Наведено розв'язання комплексу прикладних задач з прогнозу рівня забруднення атмосферного повітря від автотранспорту в умовах міської забудови.

Разработана прикладная численная модель для прогноза уровня загрязнения атмосферы на улицах и в микрорайоне города с учетом химических превращений загрязняющих веществ. Для решения гидродинамической задачи по определению поля скорости ветрового потока на улице использован метод дискретных вихрей, в микрорайоне города - метод отрывных вихревых течений идеальной несжимаемой жидкости, для решения уравнения переноса примеси - попеременно-треугольная неявная разностная схема. Построена эффективная численная модель по типу "уличный каньон" для прогноза качества воздушной среды на улицах города и в микрорайонах города при выбросах от автотранспорта с учетом химических превращений загрязняющих веществ. Создана численная модель, позволяющая учесть влияние зданий на рассеивание загрязняющих веществ и, в тоже время, требующая небольших затрат компьютерного времени при практической реализации. Достоинством разработанной модели является возможность оперативного расчета рассеивания выбросов на улице с учетом химических превращений загрязняющих веществ. Разработанная численная модель может быть использована на практике при планировании автомагистралей в новых районах городов или при реконструкции старых, для проведения серийных расчетов, требующих перебора различных вариантов расположения зданий, автомагистралей при определенных метеоусловиях.

Розроблено CFD-модель для аналізу забруднення повітряного середовища в мікрорайоні міста. Цю модель можна використовувати як для аналізу забруднення повітря від транспорту, так і для аналізу забруднення повітряного середовища у разі аварійних викидів на дорогах. Модель є оперативною в реалізації на ПК, що дозволяє застосовувати її для проведення серійних розрахунків. Використано модель вихрових відривних течій ідеальної рідини та модель переносу забруднюючих речовин, де застосовується рівняння конвективно-дифузійного переносу домішок. Одержані результати числових розрахунків підтверджують можливість використання запропонованої моделі для розв'язання актуальних задач урбоекології.

Рассмотрены новые математические модели для експертной оценки уровня загрязнения воздушной среды выбросами автотранспорта. Математическое моделирование процесса аэродинамики ветрового потока на улицах осуществляется с помощью метода дискретных вихрей и модели вихревых течений идеальной жидкости с использованием неявных разностных схем. На основе разработанных математических моделей проведен ряд вычислительных экспериментов для решения комплекса прикладных задач в области экологической безопасности.

Проанализированы состояние атмосферного воздуха при его загрязнении выбросами автотранспорта в г. Днепропетровск, разработка численной модели и прикладной вычислительной программы для исследования уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта на улицах города при наличии нескольких зданий, расположенных по схеме "уличный каньон". Изучена динамика изменения концентрации различных вредных веществ, значения которой получены со стационарного поста наблюдения за качеством воздушной среды в г. Днепропетровск. Выполнена оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта (по данным Главного управления статистики в Днепропетровской области). Разработана методика численного расчета концентрации загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта. Разработана математическая численная модель, а на ее основе создан пакет прикладных программ, позволяющий оперативно проводить вычислительные эксперименты по оценке уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта на улицах города при наличии нескольких зданий, расположенных по схеме "уличный каньон". Установлены закономерности по изменению концентрации оксида углерода возле рассматриваемой группы зданий при различной интенсивности выброса загрязнителя. Разработана численная модель, позволяющая учесть гидродинамическое влияние группы зданий на рассеивание загрязняющих веществ при изменении величины скорости ветра и вертикального коэффициента диффузии с высотой. Проведение данного класса вычислительных экспериментов необходимо в случае реконструкции микрорайонов города, при проектировании и строительстве новых автомагистралей, изменении в структуре транспортных потоков внутри города.

Рассмотрен вопрос о создании математического аппарата для оценки экологической ситуации при авариях на дорогах города (взрывах). Прежде всего, это касается разработки численной модели для расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха при эмиссии химически опасного вещества с учетом метеорологических параметров окружающей среды. Предполагается также выявление участков, где наблюдается превышение предельно допустимой концентрации по данному загрязнителю (в нашем случае, - по аммиаку), и участков, благоприятных для населения. В исследовании применялась разработанная методика численного расчета концентрации загрязнения воздушной среды при выбросе химически опасного вещества (аммиака), которая основана на совместном решении гидродинамической задачи и задачи по переносу примеси в атмосфере. На основе разработанной численной модели проведен ряд вычислительных экспериментов. В результате выполненных расчетов были получены: вихревые структуры, которые формируются при обтекании зданий; поле скорости ветрового потока вблизи зданий; картина линий тока в области течения. Рассчитаны концентрации химически опасного вещества (аммиака) во всей исследуемой области; проведен сравнительный анализ с предельно допустимой концентрацией (ПДК) по данному загрязнителю; установлены закономерности по изменению концентрации аммиака с наветренной и подветренной стороны зданий. Создана численная модель, которая позволяет наглядно воссоздать и проанализировать структуру потока, наличие застойных зон, областей возвратного течения при различной геометрии зданий и их взаимном расположении, что оказывает влияние на распространение загрязняющего вещества в атмосфере. Полученные результаты позволят проводить оценку уровня токсичного поражения людей при авариях (взрывах) на дорогах города с учетом влияния геометрии зданий на гидродинамическую структуру потока и рассеивание загрязнителя.

Цель работы - разработка методики оценки загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния городских автомагистралей, базирующейся на уравнениях отрывных течений невязкой жидкости, учитывающих специфику жилой застройки, а также закономерности химических превращений загрязняющих веществ. Прогноз уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта на улицах города основывается на совместном решении гидродинамической задачи по определению поля скорости ветрового потока в зоне городской автомагистрали и задачи по переносу примесей в атмосфере. Для определения поля скорости ветрового потока использован метод отрывных вихревых течений идеальной несжимаемой жидкости. Закономерности переноса примесей в атмосфере установлены с помощью уравнения конвективно-диффузионного переноса примеси и ее химической трансформации в атмосфере. Прогноз концентраций загрязняющих веществ проведен путем численного моделирования на прямоугольной разностной сетке с использованием метода маркирования расчетной области на основе попеременно-треугольной разностной схемы. Разработанная методика позволяет оперативно прогнозировать уровни загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта при расположении зданий и автомагистрали по типу "уличный каньон" с учетом химических превращений загрязняющих веществ. Применение разработанной численной модели позволило на практике установить динамику содержания диоксида азота в воздухе у зданий, примыкающих к автомагистрали. Проведен сравнительный анализ изменения концентрации диоксида азота относительно его предельно допустимой концентрации в атмосфере и среднегодовых значений. Разработана методика оценки уровней загрязнения атмосферного воздуха на разных расстояниях от автомагистрали, которая позволяет учитывать специфику химических превращений загрязняющих веществ в воздухе и влияние структуры жилой застройки на их рассеивание.

Розроблено теоретичні основи та практичні рекомендації щодо оцінювання шкідливих факторів у робочих зонах промислових майданчиків, що має важливе значення для забезпечення допустимих умов праці робітників і при проєктуванні нових робочих місць на відкритій місцевості промислових зон. Сформовано методи оцінювання шкідливих факторів і прогнозування ризиків хронічних захворювань робітників у робочих зонах на відкритій території промислових підприємств. Усі методи реалізовано у вигляді комп'ютерних програм, що дозволяють оперативно проводити обчислювальні експерименти з розрахунку параметрів повітряного середовища в робочих зонах на території промислових підприємств. Розроблено методи для оцінювання, прогнозування, а також покращення параметрів повітряного середовища в робочих зонах на відкритій місцевості за рахунок раціонального вибору положення, розмірів екранів, усмоктувачів, рослинності, іонізаторів, зволожувачів. Розрахунки за цими методами дозволяють провести дослідження щодо відповідності параметрів повітряного середовища їх нормативним значенням у робочих зонах на відкритій місцевості промислових підприємств при реінжинірингу існуючих і створенні нових робочих місць.

Розглянуто важливі науково-прикладні методи і засоби управління та контролю шкідливими виробничими чинниками, що виявляються під час виробництва у процесі трудової діяльності людини. Сукупність цих методів і засобів можна використовувати при атестації робочих місць за умовами праці та паспортизації підприємств, що мають шкідливі виробничі чинники внутрішнього та зовнішнього походження та можуть погіршити умови праці на відкритій місцевості; при аналізі або прогнозуванні стану безпеки об'єкта для вироблення управлінських рішень і вибору форм організаційно-розпорядчих дій.

Розроблено гідравлічну модель для розрахунку нестаціонарного витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу та імплементацію цієї моделі в чисельну модель прогнозу аварійного забруднення атмосфери. Для розв'язання поставленої задачі використано розрахункові залежності гідравліки напірних потоків. Для розрахунку процесу випарювання аміаку з пошкодженого трубопроводу також використано емпіричнумодель. Для розрахунку процесу розповсюдження аміаку в атмосферному повітрі використано тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Під час математичного моделювання розповсюдження аміаку з пошкодженого трубопроводу враховано змінуз висотою швидкості вітрового потоку, а також змінуз висотою вертикального коефіцієнта атмосферної дифузії, динамікузміни з часом інтенсивності витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу. Для чисельного розв'язання тривимірного диференціального рівняння переносу аміаку в атмосферному повітрі здійсненойого фізичне розщеплення: виділено рівняння, що описує перенос домішки за рахунок конвекції, рівняння, що опису є перенос домішки за рахунок атмосферної дифузії, тарівняння, що описує зміну концентрації аміаку вповітрі внаслідок дії джерела емісії. Для чисельного інтегрування рівняння конвективного переносу аміаку вповітрі використанометод Мак-Кормака,рівняння дифузійного переносу домішки - метод Річардсона, рівняння, що описує зміну концентрації аміаку під дією джерела емісії - метод Ейлера. На основі розробленої моделі нестаціонарного витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу та чисельної моделі розповсюдження аміаку в атмосферному повітрі проведено обчислювальний експеримент для оцінки рівня забруднення атмосферного повітря та підстильної поверхні у випадку аварійного витоку аміаку на ділянці, де аміакопровід "Тольятті - Одеса" перетинає річку Дніпро. Отримано дані щодо нестаціонарного забруднення довкілля. Розроблено математичну модель, що дозволяє розраховувати нестаціонарний процес витоку аміаку з пошкодженого трубопроводу. Запропоновано чисельну модель для визначення областей забруднення в разіаварійноговитоку аміаку з аміакопроводу "Тольятті - Одеса". На базі розробленої моделі створено код, що дозволяє оперативно прогнозувати динаміку забруднення навколишнього середовища за аварійного витоку аміаку. Запропонована математична модель може бути використана під час розробки плану ліквідації аварійної ситуації для хімічно небезпечних об'єктів.