Исследование эффективности применения воздушной завесы для локальной защиты здания при миграции в атмосфере токсичных веществ

Abstract

Актуальной задачей является защита зданий от попадания в них опасных веществ, мигрирующих в атмосфере. Для решения этой задачи может использоваться воздушная завеса, представляющая собой вертикальный поток воздуха, который создает гидродинамический барьер на пути мигрирующего в атмосфере опасного вещества. При использовании данного метода защиты необходимо заранее определить его эффективность с учетом конкретных метеоусловий и формы здания. В работе представлена численная модель, позволяющая решить эту задачу. В основу модели положено уравнение движения идеальной жидкости и уравнение массопереноса. Для численного моделирования моделирующих уравнений используются разностные схемы. Численный расчет осуществляется на прямоугольной разностной сетке для формирования вида расчетной области и выделения ее особенностей и применяется метод маркирования. Модель позволяет рассчитать эффективность применения воздушной завесы для локальной защиты здания. Время расчета одного варианта задачи составляет несколько секунд. Представляются результаты проведенного вычислительного эксперимента.

Актуальним завданням є захист будівель від попадання в них небезпечних речовин, мігруючих в атмосфері. Для вирішення цього завдання може використовуватися повітряна завіса, що є вертикальним потоком повітря, яке створює гидродинамический бар'єр на шляху мігруючої в атмосфері небезпечної речовини. При використанні цього методу захисту необхідно заздалегідь визначити його ефективності з урахуванням конкретних метеоумов, форми будівлі. У роботі представлена чисельна модель, що дозволяє вирішити це завдання. У основу моделі покладено рівняння руху ідеальної рідини і рівняння масопереносу. Для чисельного моделювання моделюючих рівнянь використовуються різницеві схеми. Чисельний розрахунок здійснюється на прямокутній різницевій сітці. Для формування виду розрахункової області і виділення її особливостей застосовується метод маркування. Модель дозволяє розрахувати ефективність застосування повітряної завіси для локального захисту будівлі. Час розрахунку одного варіанту завдання складає декілька секунд. Надаються результати проведеного обчислювального експерименту.

Protection of buildings against hazardous substances migrating in the atmosphere is a pressing problem of today. To overcome this problem, an air curtain can be used presenting a vertical air flow which creates a hydrodynamic barrier for the hazardous agents migrating in the atmosphere. In order to use this method of protection it is necessary to pre-estimate its efficiency for the specific weather conditions and shape of the building. This paper presents a numerical model, which allows to overcome this problem. The model is based on the equations of ideal fluid motion and mass transfer equation. The numerical simulation uses the finite difference schemes. The numerical calculation is carried out on a rectangular grid. In order to form a computational domain and specify the domain features markers are used. The model allows to calculate an efficiency of the air curtain used for the building local protection. Time period for calculating one variant of the problem is few seconds. The article presents results of a computational experiment.