ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КАРЬЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА ОТ ТОЧЕЧНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ В УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ИНВЕРСИИ И ШТИЛЯ

Аннотация

Цель работы заключается в получении в процессе моделирования закономерностей и связей распределения угарного газа в атмосфере в условиях температурной инверсии и штиля с использованием программного комплекса вычислительной гидродинамики ANSYS Fluent. Исследования выполнены на основе разработанных трехмерных
CFD моделей аэротермодинамики атмосферы карьера рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК». Геометрия модели учитывает сложную орографию прилегающей к карьеру территории с Северо-Западной, Западной и Юго-Западной сторон, а также перепад высот на бортах карьера.
Для описания аэродинамических процессов использовано приближение несжимаемой жидкости.
Для замыкания системы уравнений неразрывности и Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу, использована Realizable (к-е)-модель турбулентности. В моделях реализованы граничные условия первого и второго рода. Направление ветрового потока выбрано с Запада на Восток. Скорость ветра на высоте 10 м над бортом карьера равна
0,1 м/с (штилевые условия) и 2 м/с. На бортах карьера расположены стационарные источники выбросов загрязняющих веществ. Загрязнение рассмотрено на примере распределения газовой компоненты по угарному газу (СО). Проанализированы результаты численного моделирования в виде пространственного распределения газовой
компоненты СО по различным сечениям и в виде графика распределения концентрации в зависимости от высоты. Показано, что с уменьшением скорости ветрового потока время загрязнения атмосферы карьера уменьшается. Для скоростей ниже 2 м/с, когда превалируют термические силы, результаты численного моделирования хорошо коррелируют с эмпирическими и расчетными данными, представленными в других научных работах, посвященных данной тематике. Установлено, что при штиле, когда зона превышения ПДК достигает дневной поверхности, наблюдается произвольный диффузионный вынос загрязняющих веществ из области карьера.