Аналитический обзор математических моделей распространения облаков тяжелых газов


Аннотация:

Представлены обзор и анализ математических моделей распространения облаков тяжелых газов и соответствующих программных комплексов. Выделены четыре основные группы моделей распространения облаков тяжелого газа: эмпирические, интегральные, лагранжевые и CFD-модели. Использование эмпирических моделей ограничено условиями, близкими к условиям экспериментов, в которых они создавались. Интегральные модели позволяют обеспечить хорошее совпадение с результатами экспериментов для выбросов в условиях равнинной местности в незагроможденном пространстве. В рамках CFD-моделей возможно получение наиболее точных и достоверных результатов, особенно при выбросах на сложном рельефе, в условиях загромождения, полной или частичной замкнутости пространства. Сделан вывод о необходимости проведения процедуры верификации всех математических моделей путем сопоставления полученных результатов моделирования с данными натурных экспериментов.

Е.А. Агапова, науч. сотрудник, eagapova@safety.ru Автономная некоммерческая организация «Агентство исследований промышленных рисков», Москва, Россия С.И. Сумской, канд. техн. наук, ст.преподаватель НИЯУ МИФИ, Москва, Россия


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:

1. Гражданкин А.И. Крупные промышленные аварии: из углепрома в постиндустрию// Безопасность труда в промышленности. — 2011. — № 8. — С. 58–62.
2. Агапов А.А., Агапова Е.А. Сертификация и верификация программных средств// Безопасность труда в промышленности. — 2015. — № 4. — С. 58–71.
3. Верификация методик оценки последствий аварийных выбросов газа от источников продолжительного действия/ С.И. Сумской, А.В. Пчельников, М.В. Лисанов и др.// Безопасность труда в промышленности. — 2005. — № 8. — С. 28–35.
4. Hansen O.R., Ichard M., Davis S.G. Validation of FLACS for Vapor Dispersion from LNG Spills: Model Evaluation Protocol// 12th Annual International Symposium of the Mary Kay O'Connor Process Safety Center. — Texas: Texas A&M University, 2009.
5. Гражданкин. А.И., Печеркин А.С., Сидоров В.И. Исследование аварий в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности США. Правовая практика и уроки// Безопасность труда в промышленности. — 2013. — № 7. — С. 58–66.
6. Сравнительный анализ российских и зарубежных методик и компьютерных программ по моделированию аварийных выбросов и оценке риска / Е.А. Агапова, Д.В. Дегтярев, М.В. Лисанов и др.// Безопасность труда в промышленности. — 2015. — № 9. — C. 71–78.
7. Сравнение результатов моделирования аварийных выбросов опасных веществ с фактами аварий/ С.И. Сумской, К.В. Ефремов, М.В. Лисанов, А.С. Софьин// Безопасность труда в промышленности. — 2008. — № 10. — С. 42–50.
8. Сравнение результатов расчетов последствий аварийных выбросов опасных веществ по программным комплексам TOXI+ и PHAST/ М.В. Лисанов, К.В. Ефремов, С.И. Сумской, В.А. Пантелеев// Безопасность труда в промышленности. — 2011. — № 2. — С. 56–60.
9. Сравнительный анализ результатов моделирования последствий химических аварий с использованием программного комплекса ТОКСИ+Risk/ Т.В. Савицкая, А.Ф. Егоров, Л.А. Запасная и др.// Безопасность труда в промышленности. — 2012. — № 8. — С. 78–83.
10. Моделирование аварийных утечек на магистральных нефтепроводах/ С.И. Сумской, А.А. Агапов, А.С. Софьин и др.// Безопасность труда в промышленности. — 2014. — № 9. — С. 50–53.
11. Markiewicz M. A Review of Mathematical Models for the Atmospheric Dispersion of Heavy Gases// Ecological Chemistry and Engineering. — 2012. — Vol. 19. — № 3. — Р. 297–314.
12. Blackmore D.R., Herman M.N, Woodward J.L. Heavy gas dispersion models// Journal of Hazardous Materials. — 1982. — Vol. 6. — Iss. 1–2. — P. 107–128.
13. Burgess D.S., Zabetakis M.G. Detonation of a flammable cloud following a propane pipeline break: the December 9, 1970, explosion in Port Hudson// US Department of the Interior. Bureau of Mines, Report of Investigations. — 1973. — № 7752. — 32 p.
14. Clancey V.J. Liquid and vapour emission and dispersion// Course on Loss prevention in the process industries. — 1976.
15. Britter R.E., McQuaid J. Workbook on the dispersion of dense gases// HSE Contract Research Report. — 1988. — № 17/88. — 128 p.
16. VDI Guidelines 3783, Part II Environmental Meteorology, Dispersion of heavy gases// The Association of German Engineers. — 1990 — 43 p.
17. CEC Model Evaluation Group. Heavy Gas Dispersion Expert Group. Final report/ A. Mercer, C. Bartholome, B Carissimo etc. — 1998. — 62 p.
18. Van Ulden A.P. On the spreading of a heavy gas released near the ground// 1st International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industry. — 1974. — P. 221–226.
19. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «Токси». Редакция 2.2)// Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах: сб. документов. — Сер. 27. — Вып. 2. — М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2001. — С. 121–204.
20. Методика расчета распространения аварийных выбросов, основанная на модели рассеивания тяжелого газа/ А.А. Шаталов, М.В. Лисанов, А.С. Печеркин и др.// Безопасность труда в промышленности. — 2004. — № 9. — С. 46–52.
21. Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ: рук. по безопасности: приказ Ростехнадзора от 20 апр. 2015 г. № 158. — Сер. 27. — Вып. 11. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. — 77 с.
22. Ooms G., Mahiue A.P., Zelis F. The plume path of vent gases heavier then air// 1st International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industry. — 1974. — P. 211–219.
23. Hoot T.G., Meroney R.N., Peterka J.A. Wind tunnel tests of negatively buoyant plumes. Technical report// Fluid Dynamics/Diffusion Laboratory. — 1973 — 104 p.
24. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. — М.: ЭКОЛИТ, 1960. — 720 с.
25. Бруяцкий Е.В. Турбулетные стратифицированные струйные течения. — Киев: Наукова думка, 1986. — 295 с.
26. Witlox H.W.M. The HEGADAS model for ground-level heavy-gas dispersion-I. Steady-state model// Atmospheric Environment. — 1994. — Vol. 28. — Iss. 18. — P. 2917–2932.
27. Spicer T.O., Havens J.A. User's Guide For The DEGADIS 2.1 Dense Gas Dispersion Model// US Environmental Protection Agency. — 1989 — 431 p.
28. Colenbrander G.W. A mathematical model for the transient behaviour of dense vapour clouds// 3rd International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industry, Basle. — 1980. — P. 1104–1132.
29. Te Riele P.H.M. The Atmospheric dispersion of heavy gases emitted at or near ground level// 2nd International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industry. — 1977. — P. 347–357.
30. Schreurs P., Mewis J. Development of a transport phenomena model for accidental (heavy gas) releases in an industrial environment// Atmospheric Environment. — 1987. — Vol. 21. — P. 765–776.
31. Britter R.E. A researcher’s/consultant’s view on advances in source and dispersion modelling// International conference and Workshop on Modeling and Mitigating the Consequence of Accidental Releases of Hazardous Materials. — 1995. — Р. 67–76.
32. Волков К.Н., Емельянов В.Н., Зазимко В.М. Турбулентные струи — статистические модели и моделирование крупных вихрей. — М.: Физматлит, 2014. — 360 с.
33. Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах: рук. по безопасности: приказ Ростехнадзора от 20 апр. 2015 г. № 160. — Сер. 09. — Вып. 43. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. — 18 c.
34. Методическое обеспечение и проблемы анализа риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса/ М.В. Лисанов, А.С. Печеркин, С.И. Сумской, А.А. Швыряев// Вести газовой науки. — 2017. — № 1. — С. 180–187.

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее