Введение к работе
Актуальность темы. Весьма широкий круг физических явлений природного и техногенного происхождения может быть охарактеризован как выброс вещества в окружающую атмосферу. Несмотря на разнообразие выбросов по своему масштабу, типам источника, фазовому составу и протекающим химическим процессам их объединяет возникновение в относительно однородной окружающей среде области с отличающимися от внешних свойствами, которые и определяют дальнейшую эволюцию, характер, опасность выброса и степень взаимодействия с окружающей средой. Выброс газовых и дисперсных веществ в атмосферу может иметь серьезные последствия с точки зрения экологической безопасности. Крупные промышленные аварии и взрывы в регионах с развитой энергетической, металлургической, химической и нефтеперерабатывающей индустрией приводят не только к загрязнению местности, но и к огромному материальному ущербу и человеческим жертвам, к примеру, последствия утечки углеводородов (например, г. Уфа, 1989г.).
Целью работы является теоретическое изучение роли теплопереноса в формировании плавучести облака тяжелых выбросов и в образовании конденсата.
Представленная цель диссертационной работы включает следующие задачи:
исследование процесса распространения в атмосфере залповых выбросов тяжелого газа с начальной температурой отличающейся от температуры окружающего воздуха в трехмерной постановке;
исследование диффузионного перемешивания пара и газа с образованием конденсата в автомодельной постановке.
Научная новизна.
Обнаружены эффекты изменения знака сил плавучести облака выбросов при интенсивном теплообмене с окружающим воздухом.
Впервые решена задача диффузионного перемешивания пара с газом в автомодельной постановке, являющаяся обобщением проблемы Стефана. Установлено, что перемешивание может происходить с образованием конденсата в промежуточной зоне.
Достоверность. Достоверность результатов исследований основана на корректном применении фундаментальных уравнений механики сплошных сред, проведении тестовых расчетов, сравнении результатов расчетов с аналитическими решениями, согласовании полученных результатов с результатами расчетов и измерениями других исследователей.
Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты имеют широкий спектр приложений на практике. Изучение движения выбросов в атмосфере расширяют теоретические представления о механизме фазовых переходов в атмосфере. Численное решение задачи движения тяжелого газа, на конкретном промышленном объекте, позволяет определить положение облака тяжелого газа, скорость распространения фронта облака, а также значения параметров, описывающих тяжелый газ, в любой точке расчетной области. Данная работа может быть использована для прогнозирования и оценки последствий, наносимых природе и человеку аварийными или техническими выбросами тяжелых газов в атмосферу, а также для принятия практических мер защиты местности от воздействия тяжелого газа.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и научных школах:
-
Международная научная конференция «Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы», (г. Стерлитамак, 24 – 28 июня 2003 г.);
-
Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (г. Уфа, 30 – 31 октября 2003 г.);
-
Третья Всероссийская научно-теоретическая конференция «ЭВТ в обучении и моделировании» (г. Бирск, 21 – 22 мая 2004 г.);
-
Международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды, ENVIROMIS – 2004 (г. Томск, 16 – 22 июля, 2004 г.)
-
Четвертая Всероссийская научно-теоретическая конференция «ЭВТ в обучении и моделировании» (г. Бирск, 16 – 17 декабря 2005 г.);
-
V региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (г. Уфа, 26 – 27 октября 2005 г.);
-
Международная уфимская зимняя школа-конференция по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Уфа, 30 ноября – 6 декабря 2005 г.);
-
Конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ – 11(г. Екатеринбург, 24 – 31 марта 2005 г.)
-
Конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ –, ВНКСФ-12 (г. Новосибирск, 23 – 29 марта 2006 г.)
Кроме того, результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на научных семинарах Проблемной лаборатории математического моделирования и механики сплошных сред под руководством профессора С.М. Усманова и член-корреспондента АН РБ В.Ш. Шагапова, а также на семинарах кафедры прикладной математики и механики СГПА.
Публикации. Основной материал диссертации опубликован в 10 работах. Список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.
Объем диссертации составляет 125 страниц, включая 24 рисунка, 6 таблиц и список литературы, состоящий из 112 наименований.
