Горизонтальные отстойники являются одним из важнейших элементов в технологической схеме очистки воды. Их применение связано с возможностью пропуска достаточно больших объемов воды. Расчет эффективности отстойника может быть выполнен методом математического моделирования. Эмпирические, аналитические модели и методики, которые в настоящее время используются для решения поставленной задачи, не позволяют учесть форму отстойника и различные конструктивные особенности, что значительно влияет на верность принятия решения по выбору размеров отстойника и его конструктивных особенностей. Использование современных моделей турбулентности для расчета гидродинамики в отстойнике сложной формы требует в настоящее время очень мощных компьютеров. Цель работы - построение численной модели для оценки эффективности горизонтального отстойника модифицированной конструкции. В основу моделей положено: потенциальное движения идеальной жидкости, вихревое движение идеальной жидкости, вихревое движение реальной жидкости (уравнения Навье-Стокса), уравнение массопереноса. Для численного решения моделирующих уравнений используются разностные схемы. Численный расчет осуществляется на прямоугольной разностной сетке. Для формирования вида расчетной области и выделения ее особенностей применяется метод маркирования. Разработанные численные модели позволяют рассчитать процесс осветления воды в горизонтальных отстойниках различной формы и с различными конфигурациями пластин. Представлен новый подход в исследовании и расчете работы горизонтальных отстойников различной конфигурации. Данный подход основывается на численном интегрировании уравнений движения жидкости и массопереноса примеси. Разработанные численные модели расчета работы горизонтальных отстойников предъявляют небольшие требования к мощности компьютерной техники. Время расчета одного варианта задачи составляет несколько секунд.

Данное исследование направлено на разработку прикладной численной модели для расчета динамики загрязнения атмосферы при эмиссии химически опасного вещества в случае его транспортировки железнодорожным транспортом. Для численного моделирования процесса переноса химически опасного вещества в атмосфере применяется уравнение конвективно-диффузионного переноса примеси. Данное уравнение учитывает влияние ветра, атмосферной диффузии, мощности источника эмиссии, а также движение источника эмиссии (разгерметизированной цистерны) на процесс рассеивания загрязнителя. При проведении вычислительного эксперимента также учитывается профиль скорости ветрового потока. Для численного интегрирования уравнения переноса примеси в атмосфере применяется неявная разностная схема расщепления. Численный расчет разбивается на четыре шага расщепления, и на каждом шаге расщепления неизвестное значение концентрации опасного вещества определяется по явной схеме "бегущего" счета. На основе построенной численной модели создан код на алгоритмическом языке Фортран. Проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы вблизи железнодорожной станции "Илларионово" в случае возможной аварии при транспортировке аммиака. Предложенная модель позволяет оперативно рассчитать загрязнение атмосферы при выбросе химически опасного вещества с учетом движения источника эмиссии. Модель позволяет определить размеры зоны загрязнения поверхности земли, а также количество загрязнителя, осевшего на конкретный участок. С помощью разработанной численной модели выполнена оценка экологического ущерба вблизи железнодорожной станции "Илларионово". Создана эффективная численная модель, позволяющая оперативно рассчитывать экологический ущерб при эмиссии опасных веществ на объектах железнодорожного транспорта. Разработанная учеными численная модель может быть использована для оценки размеров и интенсивности зон химического загрязнения при чрезвычайных ситуациях на транспорте. С помощью разработанной численной модели решена задача по оценке последствий аварийной эмиссии аммиака возле железнодорожной станции "Илларионово".

Рассмотрен вопрос создания комплекса численных моделей для расчета концентрационных полей аэроионов в помещениях различного назначения и в рабочих зонах. Разработанный комплекс должен учитывать основные физические факторы, влияющие на процесс формирования концентрационного поля аэроионов. То есть: аэродинамику воздушных струй в помещении, наличие мебели, оборудования, размещения вентиляционных отверстий, режима вентиляции, местоположения источников ионизации, переноса ионов под действием электрического поля, других факторов, определяющих интенсивность и форму концентрационного поля аэроионов. Кроме того, комплекс численных моделей должен обеспечить проведение экспресс-расчета концентрации аэроионов в помещении, позволяющего быстрый перебор возможных вариантов и дающего возможность "укрупненной" оценки концентрации аэроионов в помещении. Разработан комплекс численных моделей для расчета аэроионного режима в помещениях. Численная CFD-модель основана на применении уравнений аэродинамики, электростатики, массопереноса и позволяет учитывать влияние потоков воздуха, вызванных работой вентиляции, диффузии, воздействия электрического поля, а также взаимодействие ионов различной полярности друг с другом и с частицами пыли. Предложенная балансовая модель расчета аэроионного режима в помещениях позволяет оперативно рассчитывать концентрационное поле аэроионов с учетом импульсного режима работы ионизаторов. Получены расчетные данные, на основании которых можно оценить концентрацию аэроионов в любом месте помещения с искусственной ионизацией воздуха. Приведен пример расчета концентрации отрицательных ионов на базе численной CFD-модели в помещении с реинжиниринговыми преобразованиями. На базе разработанной балансовой модели рассчитана концентрация аэроионов в объеме помещения. Представлены результаты расчета аэроионного режима в помещении на базе численной 2D CFD-модели и балансовой модели. Разработанные балансовая и численные CFD-модели для расчета аэроионного режима позволяют рассчитывать концентрацию аэроионов в помещениях в условиях искусственной ионизации воздуха с учетом основных физических факторов, определяющих формирование концентрационных полей аэроионов.

Purpose. Development of methods and software for determining levels and zones of atmospheric air pollution by emissions from mining and power generating companies that contain significant volumes of sulfur oxides. Methodology. The forecast of the level of atmospheric air pollution by sulfur-containing emissions from mining and power generating companies is based on a mathematical model for calculating the concentration of sulfur dioxide, which takes into account the processes of its oxidation, as well as the formation and evaporation of sulfuric acid in the atmosphere. The numerical method is based on the joint solution of the equations of convective-diffusion transport of pollutants that come directly from enterprises or are formed additionally due to chemical reactions in the atmosphere. The technique is implemented using implicit difference schemes. Findings. The developed methodology and software allow predicting the levels of atmospheric air pollution by large industrial enterprises taking into account chemical transformations of sulfur oxides in the environment. A number of numerical experiments have been carried out to estimate the levels and zones of atmospheric air pollution in the city of Dnipro with sulfur dioxide near industrial enterprises, taking into account various meteorological conditions. Originality. The regularities of atmospheric air pollution by sulfur-containing emissions from industrial enterprises are established on the basis of a joint solution of transport process equations as for impurities coming from sources of pollution and transformation as a result of chemical reactions in the atmosphere. Practical value. The developed forecast method and software allow determining the concentration of pollutants in the atmosphere and assessing the level of environmental hazard of large industrial enterprises. The obtained patterns of dispersion of sulfur oxides make it possible to predict pollution levels of environmental objects on the territory of industrial cities and to introduce air protection measures in a timely manner.

Дослідження спрямоване на розробку моделі швидкого обчислення, яка враховувала б метеорологічні параметри та будівлі, котрі знаходяться поблизу джерела токсичного викиду. Розроблена модель заснована на рівнянні для потенційного потоку та рівнянні розсіювання забруднюючих речовин. Рівняння потенційного потоку використовується для обчислення моделі вітру між будівлями, а для вирішення рівняння потенційної течії - неявна різницева схема Самарського. Неявна поперемінно-трикутна різницева схема застосовується для вирішення рівняння масопереносу. Чисельне інтегрування здійснюється за допомогою прямокутної різницевої сітки. Метод маркування ("метод маркерів") вживається для створення форми великої розрахункової області. Викид аміаку моделюється з використанням Дельта функції для точкового джерела. Розроблена двомірна чисельна модель відноситься до класу "діагностичні моделі". Ця модель має на увазі основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері. Модель враховує вплив будівель на розсіювання забруднюючих речовин. На основі розроблених чисельних моделей був проведений обчислювальний експеримент для оцінки рівня токсичного хімічного забруднення в разі раптового викиду аміаку на аміачній насосній станції. Розроблена авторами чисельна модель дозволяє розрахувати двомірну модель вітру серед будівель та розсіювання забруднюючих речовин у разі раптового викиду аміаку. Модель дозволяє виконувати швидкі розрахунки забруднення атмосфери. Модель можливо використовувати при розробці ПЛАСа (план ліквідації аварійних ситуацій).

Мета роботи - побудова чисельної моделі, що дозволяє розраховувати ефективність застосування нейтралізатора для зниження концентрацій аміаку в атмосфері в разі його раптового викиду на території аміачної насосної станції. Властивостями розробленої моделі повинні бути можливість швидкого розрахунку, врахування метеорологічних параметрів та будівель, що розташовані поблизу джерела викиду аміаку та нейтралізатора. Розроблена модель базується на рівнянні для потенційного потоку та рівнянні дисперсії домішки в атмосфері. Для моделювання хімічної взаємодії аміаку з нейтралізатором використовується рівняння стехіометрії. Рівняння потенційного потоку застосовується для розрахунку швидкості вітру між будівлями. Для вирішення рівняння потенційної течії використовується неявна різницева схема Самарського, а для чисельного рішення рівняння масопереносу - поперемінно- трикутна різницева схема. Чисельне інтегрування здійснюється з використанням прямокутної різницевої сітки. Метод маркування ("метод маркерів") вживається для створення вигляду розрахункової області. Емісія аміаку моделюється з використанням дельта функції Дірака для точкового джерела. Розроблена чисельна модель відноситься до класу "діагностичні моделі". Ця модель враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання аміаку та нейтралізатора, а також вплив будівель на дисперсію домішки. На основі розроблених числових моделей проведено обчислювальний експеримент із оцінки ефективності застосування нейтралізатора для зниження концентрацій аміаку в атмосфері в разі його раптового викиду на аміачні насосні станції. Розроблена числована модель дозволяє розрахувати структуру потоку серед будівель та оцінити ефективність подачі нейтралізатора для зменшення забруднення повітря у разі незапланованого вивільнення аміаку. Модель дозволяє швидко розраховувати ефективність подачі нейтралізатора для зниження негативного впливу емісії аміаку на людей та навколишнє середовище.

Зроблено спробу вирішити питання щодо розробки 2D чисельної моделі, яка дозволила б швидко розрахувати процес забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту. Передбачено також створити числову модель, що надавала б можливість прогнозувати рівень забруднення атмосферного повітря при використанні захисних бар'єрів біля дороги. Використано розроблену модель, яка базується на рівнянні нев'язкої рідини та рівнянні масопереносу. Рівняння для потенціалу швидкості використовується для розрахунку поля швидкості повітряного потоку при експлуатації бар'єрів. При вирішенні рівняння для потенціалу швидкості задіяна неявна різницева схема "умовної апроксимації". Для чисельного рішення задачі масопереносу вживається неявна поперемінно-трикутна різницева схема. Числове інтегрування здійснюється на прямокутній різницевій сітці. Для формування складної форми розрахункової області використовуються маркери, а для моделювання джерела емісії - модель точкового джерела, яка формується за допомогою дельта-функції Дірака. Розроблено 2D чисельну модель, яка враховує основні фізичні фактори, що впливають на процес розсіювання шкідливих речовин в атмосфері при викидах від автотранспорту з урахуванням розміщення захисних бар'єрів біля дороги. На основі побудованих чисельних моделей проведено обчислювальний експеримент із оцінки рівня забруднення повітряного середовища на вулиці. Створено чисельну модель, яка дозволяє розрахувати 2D аеродинаміку вітрового потоку за умов наявності перешкод та процес масопереносу викидів токсичних газів від автотраси. Модель дозволяє враховувати наявність автомобіля на дорозі, форму захисного бар'єру, присутність бордюру. Виконано розрахунки по визначенню зони забруднення, що формується біля захисного бар'єру, розташованого біля автомагістралі. Розглянута ефективна чисельна модель, яка може бути застосована при розробці заходів із охорони навколишнього середовища при експлуатації автомобільного транспорту в місті. Розроблена модель дозволяє оцінити розміри, форму та інтенсивність зони забруднення біля автомагістралі.

Розроблено швидкодіючу чисельну модель для прогнозування вихідних параметрів аеротенка. Чисельну модель можна використовувати для прогнозування ефективності аеротенка при різних режимах роботи. Для моделювання процесу біологічної очистки стічних вод в аеротенках були розроблені чисельні моделі. Поле потоку в аеротенку відтворюється на основі моделі потенційної течії. 2-D рівняння масопереносу використовуються для моделювання розсіювання субстрату і мулу. Для моделювання процесу біологічної обробки застосовується спрощена модель. Для чисельного інтегрування рівнянь переносу вживалася неявна різницева схема. Різницева схема побудована для розщеплення рівнянь переносу. Розщеплення рівняння переносу здійснюється на два рівняння та виконується на диференціальному рівні. Перше рівняння розщеплення враховує рух мулу або субстрату по траєкторіях, а друге - дифузний процес перенесення домішки і мулу. Для вирішення рівнянь розщеплення використовувалася неявна різницева схема. Для чисельного інтегрування рівняння потенційної течії застосовувалася неявна схема умовного наближення. На основі побудованої чисельної моделі був виконаний комп'ютерний експеримент для дослідження процесу біологічної очистки в аеротенку. Розроблена чисельна модель дозволяє швидко моделювати процес біологічної очистки в аеротенку. Модель може використовуватися для оцінки ефективності роботи аеротенків при різних режимах роботи. Розроблена модель враховує геометричну форму аеротенка. Розроблено чисельну модель, що враховує геометричну форму аеротенка та процес динаміки рідини, а також процес руху субстрату і мулу в аеротенку. Запропоновано ефективну чисельну модель класу "diagnostic models" для швидкого розрахунку процесу біологічної очистки в аеротенку.

Мета роботи - розробка числової моделі для розрахунку зони "уразливості" можливого об'єкта атаки терориста із застосуванням хімічного агента за умов забудови. Зона "уразливості" являє собою територію біля об'єкта атаки, де емісія хімічного агента під час теракту призведе до небажаних наслідків. Емісія хімічного агента поза зоною "уразливості" не створить небезпечну концентрацію біля об'єкта атаки. Для розв'язання поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості вітрового потоку, і рівняння, спряжене з рівнянням масопереносу в атмосферному повітрі хімічного агента, викинутого в разі теракту. Під час моделювання було враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність викиду хімічно небезпечної речовини. Під час числового інтегрування рівняння для потенціалу швидкості було використано метод Самарського А. А. Для числового розв'язання спряженого рівняння введено нові змінні та застосовано неявну різницеву схему розщеплення. Особливістю розробленої числової моделі є можливість оперативної оцінки зони "уразливості" біля можливого об'єкта атаки. Розроблена числова модель і комп'ютерна програма можуть бути використані для науково обгрунтованої оцінки стану зони "уразливості" біля важливих об'єктів у разі можливих терактів із застосуванням хімічних (біологічних) агентів. Побудована чисельна модель може бути реалізована на комп'ютерах малої і середньої потужності, що надає змогу широко використовувати її для розв'язання завдань зазначеного класу під час розробки плану ліквідації в аварійній ситуації. Наведено результати обчислювального експерименту, що надають змогу оцінити можливості цієї числової моделі. Модель заснована на числовому інтегруванні рівняння для потенціалу швидкості й рівняння, що є спряженим до рівняння масопереносу хімічно небезпечної речовини в атмосфері. Розроблена модель може бути використана для організації захисних заходів біля об'єктів можливої хімічної атаки терориста.

Мета дослідження - розробка методу локального зниження на вулиці концентрації хімічно небезпечної речовини, яка надійшла в атмосферу через вентиляційний викид на даху кафе, а також створення числової моделі для розрахунку зони хімічного зараження, яка надає змогу оцінити ефективність застосування екранів, що мінімізують його рівень. Для розв'язання поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості повітряного потоку, і рівняння конвективно-дифузійного розсіювання хімічно небезпечного агента в атмосферному повітрі, викинутого в разі теракту через систему вентиляції. Під час моделювання було враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферна дифузія, інтенсивність викиду хімічно небезпечного агента. За числового інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використаний метод Лібмана. Для числового рішення рівняння конвективно-дифузійного розсіювання домішки використану неявну поперемінно-трикутну різницеву схему розщеплення. На основі розробленої числової моделі подано оцінку ефективності застосування екранів на будівлі для зниження концентрації небезпечної речовини та мінімізації ризику токсичного ураження людей на вулиці за ініційованого викиду хімічного агента. Побудована числова модель може бути реалізована на комп'ютерах малої та середньої потужності, що надає змогу широко використовувати її для розв'язання завдань даного класу під час розробки стратегії антитерористичного інжинірингу. Запропоновано ефективну числову модель для розрахунку зони зараження людей на вулиці у випадку можливого теракту з використанням хімічного (біологічного) агента. Модель також може бути застосована для оцінки ефективності деяких захисних заходів, спрямованих на зниження рівня забруднення повітряного середовища під час теракту. Розроблена чисельна модель може бути використана для організації захисних заходів біля соціальних об'єктів можливої хімічної атаки террориста.

Мета роботи - створення методології виявлення зон хімічного забруднення на територіях промислових міст і врахування можливості оцінки ризиків хронічних захворювань. Метод числового розрахунку концентрації діоксиду азоту в атмосферному повітрі базується на вирішенні тривимірних рівнянь переносу домішки, яка безпосередньо надходить від постійно діючого стаціонарного джерела (промислового підприємства) і лінійно розподіленого джерела (автомагістралі). Методика враховує процес хімічного перетворення домішки і фотолізу в атмосфері. Числова модель грунтується на розщепленні модельних рівнянь і їх розв'язанні за допомогою неявної різницевої схеми. Створено програмне забезпечення, що надає змогу проводити обчислювальні експерименти з розрахунку зон забруднення атмосферного повітря діоксидом азоту з урахуванням взаємовпливу домішки, що надходить від різних типів джерел забруднення, з урахуванням метеорологічних параметрів. На основі одержаного поля концентрації діоксиду азоту проведено оцінку зміни ризику хронічної інтоксикації, пов'язаного із забрудненням атмосферного повітря діоксидом азоту протягом 50 років. Уперше встановлено закономірності зміни рівня забруднення атмосферного повітря діоксидом азоту з урахуванням взаємовпливу викидів промислового підприємства й автомагістралі і їх хімічного перетворення в атмосфері. Виконано розрахунок ризику хронічної інтоксикації й проведено аналіз його зміни з урахуванням взаємовпливу викидів промислового підприємства й автомагістралі, показано, що це призводить до зростання ризику на 10 %. Розроблена математична модель і методика числового розрахунку, а також створене на їх основі програмне забезпечення надають змогу оперативно одержувати кількісні результати, необхідні під час розробки системи моніторингу техногенно навантажених регіонів міста. Одержані закономірності розсіювання домішки надають змогу оцінити рівні забруднення урбанізованих територій міста викидами промислових підприємств й автомагістралей. Облік взаємовпливу викидів і розрахунок ризиків інтоксикації надає змогу вирішувати екологічні задачі, що виникають під час розробки транспортної стратегії в містах.

Відвали породи є довгостроковими джерелами забруднення атмосферного повітря. В атмосферу надходить значна кількість шкідливих речовин. Особливо інтенсивно відбувається забруднення атмосферного повітря внаслідок цвітіння відвалів. Важливим завданням є розробка методів прогнозу динаміки забруднення атмосферного повітря при виділенні шкідливих домішок від відвалів. При розробці методів прогнозу динаміки забруднення повітряного середовища від відвалів. Дуже важливим є створення універсальної моделі, яка дозволяла б на єдиній обчислювальної платформі здійснювати розрахунок процесу забруднення атмосферного повітря для різних домішок, які виділяються від відвалів. Також важливою проблемою є вибір місця оптимального розміщення майбутніх відвалів, з метою мінімізації їх негативного впливу на навколишнє середовище. Чисельне моделювання формування зон забруднення атмосфери біля відвалів породи виконано на основі застосування рівняння турбулентного розсіювання домішки в атмосфері. Для вирішення задачі по вибору раціонального місця розташування відвалів використовується зв'язане рівняння. Чисельне інтегрування здійснюється за допомогою неявної різницевої схеми. Розроблено чисельні моделі. Перша чисельна модель дозволяє оцінити вплив відвалів породи на забруднення атмосферного повітря. Друга чисельна модель дозволяє на основі одноразового розрахунку визначити раціональне місце розташування майбутнього відвалу з точки зору його мінімального впливу на забруднення атмосферного повітря. Запропоновано дві чисельні моделі, які грунтуються на застосуванні рівняння турбулентної дифузії і зв'язаного рівняння. Дані моделі дозволяють оперативно визначити вплив відвалів породи на забруднення атмосферного повітря. Моделі враховують конвективний перенос забруднювача, атмосферну турбулентну дифузію, інтенсивність емісії домішки від відвалу. Розроблені чисельні моделі імплементовані у вигляді програмних кодів. Дані програмні коди можуть бути використані, при проведенні серійних розрахунків на комп'ютерах малої і середньої потужності, тобто обчислювальної техніки, яка є в розпорядженні організацій, що займаються екологічними проблемами в техногенно насичених регіонах. При проведенні розрахунків на базі побудованих чисельних моделей використовуються типові вихідні дані щодо інтенсивності емісії домішок від відвалів, метеоумови, характерні для конкретного регіону країни.

Викиди із системи вентиляції шахти можуть створювати інтенсивне забруднення атмосферного повітря. Як правило, величезна кількість пилу з шахтного вентилятора потрапляє в атмосферу в приземних шарах. Важливим завданням є розробка методів оцінки рівня забруднення атмосфери поблизу шахт і населених пунктів. Для вирішення цієї проблеми важливо мати фізично обгрунтовані математичні моделі. У наш час для прогнозування забруднення атмосфери шахтним вентилятором поблизу населених пунктів, використовують емпіричну модель OND-86. Ця модель не враховує багато важливих фізичних факторів. Мета дослідження - розробка швидкодіючої математичної моделі для прогнозування забруднення атмосфери в разі викидів пилу з шахтного вентилятора. Для прогнозування рівня забруднення атмосфери під час роботи шахтного вентилятора використано тривимірне рівняння пилового конвективно-дифузійного потоку. Це рівняння враховує гравітаційні випадання, швидкість вітру, турбулентну дифузію в атмосфері, розташування джерела викидів пилу. Як єдине модельне рівняння використано неявну різницеву схему розщеплення. Розроблена математична модель дозволяє швидко прогнозувати рівень забруднення атмосфери в разі викидів пилу від шахтного вентилятора. Модель дозволяє виявити зони забруднення поблизу населених пунктів, які знаходяться в безпосередній близькості від шахти. Розроблена математична модель враховує ряд фізичних факторів, які наразі не беруть до уваги в дні, коли здійснюють прогноз забруднення атмосфери в населених пунктах, розташованих поблизу шахти. На основі розробленої математичної моделі створено програмний код. Цей код може бути використаний для оцінки забруднення атмосфери в населених пунктах, де відбуваються викиди від шахтних вентиляторів.

Мета роботи - розробка чисельної моделі для розрахунку зон хімічного забруднення у разі аварійної емісії аміаку на території насосної станції, що здійснює перекачування, а також розробку моделі оцінки ризику ураження та глибини рани в тілі у випадку розлітання уламків, що утворюються під час вибуху трубопроводу. Для розв'язання поставленої задачі - визначення зон поширення аміаку в атмосферному повітрі - використано рівняння масопереносу. Для розрахунку поля швидкості повітряного потоку за наявності будівель на території насосної станції, що перекачує аміак, використано модель потенціальної течії. Чисельне розв'язання тривимірного рівняння для потенціалу швидкості проведено за допомогою методу сумарної апроксимації. Під час використання цієї чисельної моделі враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, зміну вертикального коефіцієнта атмосферної дифузії з висотою, інтенсивність емісії аміаку, місце викиду хімічно небезпечної речовини. Для чисельного розв'язання рівняння переносу аміаку в атмосферному повітрі використано різницеву схему розщеплення. Попередньо здійснено фізичне розщеплення тривимірного рівняння масопереносу на систему рівнянь, що описують перенос забруднювача в одному координатному напрямку. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації аміаку визначено за явною схемою біжучого рахунку. Розглянуто математичну модель розрахунку розлітання уламків під час вибуху на території насосної станції. На основі розробленої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент для оцінки рівня забруднення атмосферного повітря на території насосної станції, що перекачує аміак. Визначено зону можливого ураження людей у разі розлітання уламків під час вибуху на території станції. Розроблено чисельну модель, що дозволяє розраховувати зони хімічного зараження в разі аварійної емісії аміаку на території насосної станції. Модель доповнено оцінкою зон ураження у випадку розлітання уламків під час вибуху. На базі розробленої математичної моделі створено комп'ютерну програму, що дозволяє проводити серійні розрахунки для визначення зон ураження під час надзвичайних ситуацій на території хімічно небезпечних об'єктів. Розроблена математична модель може бути використана під час складання плану ліквідації аварійної ситуації для хімічно небезпечних об'єктів.

Розроблено чисельні моделі для розрахунку зон термічного ураження людей у разі аварійного горіння твердого ракетного палива на території промислового об'єкта. Для розв'язання поставленої задачі - визначення зон термічного ураження людей на території промислового об'єкта - використано рівняння, що виражає закон збереження енергії. Для розрахунку поля швидкості повітряного потоку за наявності будівель на території промислового об'єкта, де має місце аварійна ситуація, використано модель потенціальної течії. Чисельне розв'язання двовимірного рівняння для потенціалу швидкості проведено за допомогою методу Лібмана. Під час використання цієї чисельної моделі враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, що формується біля промислових будівель. Для чисельного розв'язання рівняння енергії використано неявну різницеву схему розщеплення. Попередньо здійснено фізичне розщеплення двовимірного рівняння енергії на систему одновимірних рівнянь, що описують перенос температури в одному координатному напрямку. На кожному кроці розщеплення невідоме значення температури визначено за явною схемою біжучого рахунку. На базі побудованої чисельної моделі створено код за допомогою алгоритмічної мови FORTRAN. На основі розробленої чисельної моделі проведено обчислювальний експеримент для оцінки ризику термічного ураження людей на території промислового об'єкта, де виготовляють тверде ракетне паливо. Визначено зони, які є небезпечними для перебування персоналу. Розроблено ефективну чисельну модель, що дозволяє розраховувати зони термічного забруднення в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. На базі розробленої математичної моделі створено комп'ютерну програму, що надає можливість проводити серійні розрахунки для визначення зон термічного ураження під час надзвичайних ситуацій на території хімічно небезпечних об'єктів. Ця модель може бути використана під час розробки плану ліквідації аварійної ситуації (ПЛАС) для хімічно небезпечних об'єктів.

Мета роботи - розробка комп'ютерної моделі для розрахунку ризику термічного ураження людей у цеху в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. Для розрахунку поля температури в цеху, з метою визначення зон термічного ураження працівників у приміщенні, використано рівняння, що виражає закон збереження енергії. На базі цього моделювального рівняння розраховано поле температур у цеху за наявності джерела емісії тепла - твердого ракетного палива, що горить. Розрахунок поля швидкості повітряного потоку в цеху, з урахуванням розташування перешкод на шляху розповсюдження теплової хвилі, проведено на базі моделі безвихрового руху повітря - рівняння потенціалу швидкості. Чисельне розв'язання рівняння для потенціалу швидкості виконано за допомогою двокрокової скінченнорізницевої схеми умовної апроксимації. Для чисельного розв'язання рівняння енергії використано різницеву схему розщеплення. На першому етапі побудови різницевої схеми виконано розщеплення двовимірного рівняння енергії на систему одновимірних рівнянь. Кожне одновимірне рівняння дозволяє розрахувати зміну температури в одному координатному напрямку. Для визначення температури використано схему біжучого рахунку. Під час проведення обчислювального експерименту враховано повітрообмін у приміщенні. Оцінку ризику термічного ураження персоналу в приміщенні виконано для різних вірогідностей місця аварійного горіння твердого ракетного палива. За допомогою розробленої чисельної моделі виконано прогнозування зон потенціального ризику термічного ураження персоналу в цеху для різних аварійний ситуацій. Побудовано комп'ютерну модель для експрес-оцінки потенціального ризику термічного ураження людей в цеху в разі аварійного горіння твердого ракетного палива. Розроблено код, що дозволяє швидко моделювати формування температурних полів у цеху у випадку аварійного горіння твердого ракетного палива, та на базі цієї інформації визначати зони потенціального термічного ураження працівників. Розроблена комп'ютерна програма може бути використана для оцінки ризику термічного ураження на підприємствах хімічної промисловості в разі виникнення аварійних ситуацій.

Мета роботи - визначення ефективності роботи аеротенків на етапі проєктування або реконструкції біореакторів, у яких здійснюється біологічне очищення стічних вод, вимагає використання спеціальних математичних моделей і методів розрахунку. Основна мета статті - розробка CFD-моделі для оцінки ефективності роботи аеротенка. Для комп'ютерного розрахунку процесу біологічного очищення стічних вод в аеротенку, з урахуванням гідродинаміки, розроблена чисельна модель. В основу моделі покладено двовимірні рівняння збереження маси для субстрату та активного мулу та рівняння для потенціалу швидкості. Процес біологічного перетворення субстрату розраховано на базі моделі Monod. Для чисельного інтегрування рівнянь масопереносу активного мулу та субстрату використано поперемінно-трикутну різницеву схему розщеплення. При цьому базові рівняння розщеплено на два рівняння більш спрощеного вигляду. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості здійснено його розщеплення на два одновимірних рівняння. Далі кожне рівняння розв'язано за явною схемою. Для чисельного інтегрування рівнянь, що описують процес трансформації субстрату на базі моделі Monod, використано метод Ейлера. Здійснено програмну реалізацію побудованої чисельної моделі. Наведено результати обчислювального експерименту з дослідження процесу очищення стічних вод в аеротенку за рахунок використання додаткових елементів у споруді-пластин. Це дозволяє зробити висновки, що управління якістю очищення стічних вод в аеротенках можливе за допомогою застосування пластин. Розроблено багатофакторну CFD-модель, що дозволяє швидко оцінити ефективність роботи аеротенка. Особливістю моделі є можливість оцінки роботи аеротенка з урахуванням його геометричної форми та розташування в споруді додаткових пластин. Побудована чисельна модель може бути використана під час проведення розрахунків у випадку проєктування споруд аеротенків або під час визначення ефективності очищення стічних вод за нових умов експлуатації.

Основна мета статті - розробка тривимірної CFD-моделі для моделювання процесу біологічного очищення стічних вод в аеротенку. Для математичного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод у реакторі, з урахуванням гідродинаміки потоку, геометричної форми аеротенка, конвективно-дифузійного переносу субстрату та активного мулу, побудовано тривимірну CFD-модель. В основу моделі покладено тривимірне рівняння руху ідеальної рідини тарівняння збереження маси для субстрату й активного мулу. Поле швидкості потоку стічних вод в аеротенку розраховано на базі рівняння для потенціалу швидкості. Процес біологічного перетворення субстрату розраховано на базі моделі Monod. Для чисельного інтегрування рівнянь конвективно-дифузійного переносу активного мулу та субстрату використано схему розщеплення. Розщеплення здійснено так, щоб на кожному кроці враховувався перенос субстрату (активного мулу) лише в одному напрямку. Розрахунок невідомої величини концентрації субстрату (активного мулу) виконано за явною схемою. Під час чисельного інтегрування тривимірного рівняння для потенціалу швидкості використано метод Річардсона, розрахунок невідомого значення потенціалу швидкості здійснено за явною формулою. Для чисельного інтегрування рівнянь, що описують процес трансформації субстрату та зміну концентрації активного мулу (модель Monod), використано метод Ейлера. Здійснено програмну реалізацію побудованої тривимірної CFD-моделі. Описано структуру розробленого пакету програм. Подано результати проведеного комп'ютерного експерименту з дослідження процесу очищення стічних вод в аеротенку з додатковими елементами. Розроблено нову багатофакторну тривимірну CFD-модель, що дозволяє швидко оцінити ефективність біологічного очищення стічних вод в аеротенку. Побудована CFD-модель може бути використана для аналізу ефективності роботи аеротенку за різних умов експлуатації та на етапі ескізного проектування систем очищення стічних вод.

Highways are an intensive source of environmental pollution. Atmospheric air is exposed to the fastest anthropogenic influence. Therefore, a particularly important task is to minimize the level of air pollution near the highway. An effective method for solving this problem is the use of protective barriers of various shapes installed near highways. At the stage of designing these protective structures, an important task arises to assess their effectiveness. Estimation of the effectiveness of protective barriers by the method of the physical experiment takes considerable time to set up and conduct an experiment, as well as analyze the results of physical modeling. This method is not always convenient during design work. An alternative method is the method of mathematical modeling. For the designer, it is very important to have mathematical models that make it possible to quickly obtain a predictive result and take into consideration a set of important factors on which the effectiveness of the protective barrier depends. A method has been devised that makes it possible to assess the effectiveness of using protective barriers to reduce the level of air pollution near the highway. It was found that an increase in barrier height by 80 % leads to a 22 % decrease in the concentration of impurities behind the barrier. It was established that applying a barrier with a height of 1,5 m leads to a 26 % decrease in the concentration of impurities in buildings adjacent to the highway. A method has been devised to assess the effectiveness of using absorbent "TX Active" surfaces on the protective barrier located near the highway. This study's result revealed that the application of a barrier with one "TX Active" surface leads to a decrease in the concentration of NO behind the barrier by an average of 43 %. When using a barrier with two "TX Active" surfaces, a decrease in the NO concentration behind the barrier is 85 % on average.