Prediction of the atmospheric pollution in bulk transportation
Keywords:
air pollution, railway transport, bulk cargo transportation, numerical modeling.Abstract
Purpose. The development of 3D numerical models for the prediction of atmospheric pollution during transport of coal in the railway carriage. Methodology. To solve this problem 3D developed numerical models based on the use of the equations of motion of an inviscid incompressible fluid and mass transfer, to determine the field of wind velocity near the wagons and dispersion of dust in the atmosphere. For the numerical integration of the transport equation of the pollutant used implicit alternating-triangular difference schemes. When constructing a difference scheme is carried out splitting the transport equation that allows us to construct an efficient algorithm for solving a differential problem. Unknown value at every step of splitting the pollutant concentration determined by the explicit scheme – the method of running account, which provides a simple numerical implementation splitting equations. For numerical simulations of wind speed near the wagon Richardson method was used. The developed numerical models are the basis of established software package. On the basis of the constructed numerical models carried out a computational experiment to assess the level of air pollution when transporting bulk cargo by rail. Findings. Developed 3D numerical models that belong to the class «diagnostic models». These models take into account the main physical factors affecting the process of dispersion of dust pollution in the atmosphere during transportation of bulk cargo, but require a small cost of the computer time in the practice of in the low and medium power machines. These models are used for serial calculations of various situations of scenarios related to issues of environmental protection and pollution intensity diagnostics for different weather conditions. Submitted computational calculations to determine pollutant concentrations and the formation of the zone of pollution near the train with bulk cargo in «microscale» scale. Originality. Created 3D numerical models to take into account the relevant factors influencing the process of dispersion of pollutants in the atmosphere, and the formation of the zone of pollution during transport of bulk cargo by rail. Practical value. Considered efficient numerical models «diagnostic models» for rapid calculation of the level of pollution of the atmosphere during transportation of bulk cargo by rail. The models can be used in the development of environmental protection measures in the operation of rail transport. The proposed model allows to calculate the 3D dynamics of wind flow and the process of mass transfer of pollutants in the atmosphere.References
Belyaev N.N., Berlov A.V., Mashikhina P.B. Modelirovanie nestacionarnyh processov avarijnogo zagryazneniya at-mosfery [Simulation of nonstationary processes of emergency air pollution]. Dnepropetrovsk, Aktsent PP Publ., 2014, 127 p.
Belyaev N.N., Gunko Ye.Yu., Mashikhina P.B. Matematicheskoye modelirovaniye v zadachakh ekologicheskoy bezopas-nosti i monitoringa chrezvychaynykh situatsiy [Mathematical modeling in problems of environmental safety and monitoring emergencies]. Dnepropetrovsk, Aktsent PP Publ., 2013, 159 p.
Belyayev N.N., Karpo A.A. Zashhita okruzhayushhej sredy pri transportirovke uglya [Protecting the environment from coal transportation]. Zbirnyk naukovykh prats NHU [Proc. of NMU]. Dnipropetrovsk, Natsionalnyi hirnychyi universytet Publ., 2015, № 48, pp. 223 – 228.
Belyayev N.N., Karpo A.A. Modelirovanie processa snosa ugolnogo koncentrata iz poluvagonov [Simulation of the pro-cess of coal concentrate out from halfwagons]. Zbirnyk naukovykh prats «Naukovyi visnyk budivnytstva» [Proc. «Scientific Bulletin of construction»], Kharkiv, 2016, issue 1 (83), pp. 196 – 199.
Berlyand M.Ye. Prognoz i regulirovaniye zagryazneniya atmosfery [Prediction and regulation of air pollution]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1985. 273 p.
Bruyatskiy Ye.V. Teoriya atmosfernoy diffuzii radioaktivnykh vybrosov [The theory of atmospheric diffusion of radioactive emissions]. Kiev, Institut gidromekhaniki NAN Ukrainy Publ., 2000. 443 p.
Gusev N.G., Belyaev V.A. Radioaktivnye vybrosy v biosfere [Radioactive emissions in the biosphere]. Moscow, Ener-goatomizdat Publ., 1991. 257 p.
Marchuk G.I. Matematicheskoye modelirovaniye v probleme okruzhayushchey sredy [Mathematical modeling in the envi-ronmental problem]. Moscow, Nauka Publ., 1982. 320 p.
Samarskiy A.A. Teoriya raznostnykh skhem [The theory of difference schemes]. Moscow, Nauka Publ., 1983. 616 p.
Uork, K., Uorner S. Zagryazneniye vozdukha. Istochniki i kontrol [Air pollution. Sources and control]. Moscow, Mir Publ., 1980. 539 p.
Biliaiev, M. Numerical Simulation of Indoor Air Pollution and Atmosphere Pollution for Regions Having Complex Topog-raphy / M. Biliaiev // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. – 2012. – P. 87–91. doi: 10.1007/978-94-007-1359-8_15.
Biliaiev M. The Numeric Forecast of Air Pollution Caused by a Blasting Accident in the Enterprise Responsible for Rocket Fuel Utilization in Ukraine / M. Biliaiev, M. Kharitonov // Disposal of Dangerous Chemicals in Urban Areas and Mega Cities. Pro-ceedings of the NATO Advanced Research Workshop. – Springer, 2013. – P. 313–327.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).