Методика рассчета загрязнения атмосферы

← →
_Alex_ © (2003-05-24 11:01) [0]

Есть данные по какому-либо предприятию, что оно выбрасывает, сколько веществ
какие вещества, скорость выбросов, имеются данные о близлежащей территории,
скорость ветра, темп-ра и т.д. Нужно рассчитать примерное распределение вещ-ва
вокруг предприятия, с учетом типа вещ-ва.
Ну т.е. сколько вещ-ва будет на 100м, на 200 и т.д. от источника загрязнения.
Может кто-то уже с этим работал?

← →
Юрий Зотов © (2003-05-24 13:19) [1]

Эва, братец... сильно загнул...

Нестационарная (и даже стационарная) задача конвективно-диффузионного тепломассопереноса в трехмерной (и даже в двумерной) постановке... это, как минимум, достаточно серьезная кандидатская (или даже докторская) диссертация... Причем далеко не первая.

Что тут скажешь? Читайте книжки по тепломассопереносу и численным методам решения уравнений в частных производных. Больше сказать нечего.

← →
uw © (2003-05-24 13:35) [2]

Ну, почему? Могут быть и феноменологические модели.

← →
_Alex_ © (2003-05-24 14:35) [3]

Да я знаю что задача сложна, есть какая-то ОНД-86, но она считает
сколько максимально и на каком расстоянии.
Можно максимально упрощенную модель, ну чтобы результаты более менее реальные.

← →
_Alex_ © (2003-05-24 19:14) [4]

> Нестационарная (и даже стационарная) задача конвективно-диффузионного
> тепломассопереноса в трехмерной (и даже в двумерной) постановке...
> это, как минимум, достаточно серьезная кандидатская (или
> даже докторская) диссертация... Причем далеко не первая

К сожаленью моему руководителю этого не объсянить..
Есть еще какие-нибудь предложения как это лучше реализовать?

← →
Юрий Зотов © (2003-05-24 23:05) [5]

Простейшая постановка сойдет?

Осесимметричная (соответственно, без ветра) задача со стационарным точечным источником, без теплообмена.

Такая задача имеет даже и аналитическое решение (в автомодельных переменных). Оно приводится во многих книгах, а запрограммировать, в общем-то, не проблема.

Иначе, IMHO, уже только численные методы.

Вообще, Вы бы уточнили, для чего это надо? Если просто написать а-ля научную программу, то это одно, если диссертацию для себя - то другое, а если для себя и заодно для руководителя - то третье. От этого зависит самое главное - уровень сложности постановки задачи. Все остальное - дело техники (хотя тоже и не простой, но физики в этом уже, в общем-то нет, голая математика).

В целом же могу сказать следующее. Если брать задачу в общей постановке, то таких программ в мире насчитываются чуть ли не единицы, а их стоимость - десятки тысяч (не рублей, конечно). Правда, если есть хорошие контакты с владельцами программы, то иногда ее бывает можно получить и на халяву, с лицензией "для использования в исследовательских целях".

← →
_Alex_ © (2003-05-25 09:51) [6]

> Если просто написать а-ля научную программу, то это одно,
> если диссертацию для себя - то другое, а если для себя и
> заодно для руководителя - то третье.

Очень удачная классификация. Скорее всего а-ля научная программа, это моя дипломная работа. Суть примерно такая:
"Мат. модель техногенной деятельности промышленных объектов расположенных в промышленной зоне на экосистему"

У нас в ПЗ(промышленной зоне) города расположенны предприятия: Гипсовый завод, фосфорный завод. Также к ПЗ причисляется ТЭЦ. Все они оказывают какое-то вляиние на экологию ПЗ города. Есть данные по их выбросам, какие вещ-ва, сколько.
От меня требуют: расчеты по полям концентрации веществ, если есть пересечения выборосов различных предприятий, то сумирование этих выборосов, по компонентно,( ну и примерное отображение на экране 2d,3d но в приниципе оно должно основываться на результатах расчета, да даже если и не будет основываться ничего страшного).

← →
Юрий Зотов © (2003-05-25 14:07) [7]

Ну, диплом - это легче, это еще не наука. Но дипломчик Вам подкинули, надо сказать, неслабый. Хотя и интересный (и перспективный в смысле дальнейшей аспирантуры и т.п.).

Тут надо выбрать компромисс между сложностью и реальностью. Более-менее реальная постановка слишком сложна (одна только турбулентность чего стоит!) и такую задачу один человек (да еще без особого опыта, насколько я понял) за полгода явно не осилит (да и за три года - тоже еще не факт). С другой стороны, если постановку упростить настолько, что ее нереальность будет явно бросаться в глаза, то есть шанс осложнить себе защиту. В связи с этим я бы присоветовал согласовать с руководителем следующее.

1. От трехмерной задачи отбрыкивайтесь всеми силами. Для диплома двумерной более, чем достаточно. Хороший аргумент - трехмерная задача требует мощной вычислительной техники (это не натяжка, а факт - никакой Пентиум такую задачу в ее полном виде реально не потянет, на один расчет запросто может уйти неделя, а при таких условиях отладка программы - дело довольно затяжное).

2. Турбулентность - абсолютно то же самое, что и в п.1. Вообще, считать турбулентность - это уже скорее наука, чем диплом. Но реальная задача наверняка все же турбулентная (хотя бы уже из-за большого характерного размера), поэтому к такому вопросу на защите надо быть готовым заранее.

3. Нестационарность - то же самое. Для диплома вполне достаточно и стационарной задачи, а она намного проще. Хорошее обоснование - "мы решаем экологическую задачу и поэтому рассматриваем наихудшие условия, когда все источники работают на максимальной мощности выбросов, а максимальные концентрации выбросов соответствуют установившемуся режиму".

4. Поле скорости ветра в расчетной области однородно (естественно, за исключением погранслоя вблизи земли). Хотя, если п.4 не прокатит, то и п.3 становится уже не слишком важным и можно задаться распределением скорости ветра по высоте.

5. Весьма желательно уйти от теплообмена (т.е., тепловые выбросы считаем незначительными, температурное поле - однородным). Дело в том, что при неоднородном температурном поле (а тепловые источники к нему и приведут) возникнет естественная конвекция и поле скоростей будет уже двумерным. Кроме того, расчет усложнится и сам по себе - появится уравнение энергии, а нему граничные условия и прочие прибамбасы. Впрочем, в связи с наличием ТЭЦ этот пункт может и не пройти. Лучше было бы сделать отдельный прикидочный расчет температурного поля в зоне ТЭЦ и если обусловленные им конвективные потоки окажутся малы по сравнению с ветром (в чем я, честно говоря, не уверен), то это будет очень хорошим обоснованием того, что в данной задаче теплообменом можно прененебречь.

6. Источники желательно брать точечными. Обоснование - их размеры малы по сравнению с характерным размером задачи (надо прикинуть, но, скорее всего, так оно и выйдет).

Если все эти пункты прокатят, то задача сводится к стационарному обтеканию однородным ламинарным потоком плоской пластины, на поверхности которой расположен один или несколько точечных источников примеси. Для одного источника ее математическую постановку (или даже аналитическое решение) можно найти в общих книгах, для нескольких источников, полагаю, должно быть в специальной литературе.

Дополнительно еще вот что.

1. Ветер отбрасывать нельзя - на защите тут же возникнут вопросы, на которые будет нечего ответить.

2. Если состав выбросов разных источников не пересекается, то расчет для каждого из них можно делать отдельно. Если же i-я примесь генерится несколькими источниками, то такие источники по этой примеси надо считать совместно, поскольку поле ее концентрации будет зависеть от всех источников, дающих эту примесь - значит, градиенты этой концентрации (определяющие диффузионные потоки) тоже будут зависеть от всех источников, а тогда определять результат простым суммированием нельзя. Можно сделать оценочный расчет и, если диффузионный перенос окажется мал по сравнению с конвективным (что, кстати, вполне реально), то это будет очень веским доводом для того, чтобы им пренебречь и за этот счет дополнительно упростить задачу (причем, упрощение будет довольно существенное). Только надо иметь в виду, что одновременное пренебрежение диффузионным переносом и конвективным теплообменом приведет к тривиальному результату - вертикальная скорость распространения примеси будет нулевой, что есть явная чушь.

Удачи.

← →
_Alex_ © (2003-05-25 15:01) [8]

> Но дипломчик Вам подкинули, надо сказать, неслабый. Хотя
> и интересный (и перспективный в смысле дальнейшей аспирантуры
> и т.п.).

С радостью бы занялся этим серьезно если бы было время, осталось всего около 2-3 недель. А так приходится за сжатые сроки делать неизвестно что.

> 1. От трехмерной задачи отбрыкивайтесь всеми силами. Для
> диплома двумерной более, чем достаточно. Хороший аргумент
> - трехмерная задача требует мощной вычислительной техники
> (это не натяжка, а факт - никакой Пентиум такую задачу в
> ее полном виде реально не потянет, на один расчет запросто
> может уйти неделя,

В качестве аргумента мне понадобятся эти самые расчеты коих у меня нет. Весь материал который я читал рассматривает эти аспекты только краем да и то в общем виде, дифер ур-ния и т.д.

> Для одного источника ее математическую постановку (или даже
> аналитическое решение) можно найти в общих книгах, для нескольких
> источников, полагаю, должно быть в специальной литературе.

Нет ли у Вас ссылок на какую-либо информацию в сети? (понимаю что вопрос глупый но может быть сталкивались с этим).
p.s. Если у меня возникнет вопрос могу ли я к Вам обратится?

Хочется сказать что-то бодрое... А руководитель-то что?

> uw © (25.05.03 17:09)
> Хочется сказать что-то бодрое...
> А руководитель-то что?

Делай говорит, нет он мне конечно объяснил задачу, материал дает, но не тот это материал, чуть бы информации побольше, да и времени я говоил уже в обрез.

2-3 недели для такой задачи - это, честно говоря, не просто мало, а вообще почти ничто. Если делать ее самостоятельно. Реальный выход вижу, наверное, один - ищите в книгах хоть какое-нибудь готовое решение задачи об обтекании потоком плоской пластины (ну, то, что уже говорилось), чтобы осталось его только запрограммировать. И систему допущений, которая будет в ней принята, притягивайте за уши к своей задаче (вот этим мы пренебрегаем потому, а вот этим - поэтому, и т.д.). Ну чтобы хоть как-то такую постановку обосновать. Обычно на дипломников смотрят все же снисходительно (ну не дураки же в комиссии сидят, они же прекрасно понимают, что такая задача в серьезной постановке вчерашнему студенту просто не под силу) - а потому есть шанс, что защита прокатит все же успешно. Собственно, дипломник должен даже не столько решить саму задачу, сколько показать, что он знает, как ее решать и готов к ее самостоятельному решению. То есть, что он уже инженер.

Выше в одной фразе я спутал нумерацию. Следует читать так: "Хотя, если п. 5 не прокатит, то и п. 4 становится..." (далее по тексту).

А с вопросами - конечно обращайтесь, что еще сам не забыл - то подскажу.

← →
ShaggyDoc (2003-05-26 07:07) [12]

Расчеты рассеивания в атмосфере сложны, но главная беда в том, что они монополизированы!

Существует несколько методик расчета, отличающихся по результатам порядка в 6000 раз. Еще в СССР существовало несколько научных школ в этом направлении. Официальной считалась группировка, разрабатывавшая ОНД (общесоюзный нормативный документ). Извините, с утра в понедельник не могу вспомнить год и фамилию академика, под чьим именем шли разработки.

Именно ОНД-ХХ считался официально непогрешимым. В течение многих лет дуругие ученые весьма убедительно доказывали ошибочность методики, но все без толку. Программ для расчета рассеивания существует много, но для применения они должны попасть в перечень соответствующих ОНД. Мне приходилось делать такую программу. При согласовании ребята заявляли, что в ОНД ошибки или неточности, а на самом деле делать надо вот так...И все приходилось начинать сначала.

Но разработать быстро такую программу нельзя, даже если взять формально опубликованные алгоритмы и точно им следовать, не вдаваясь в научные споры. Настолько сама методика запутана. Возможно это сделать просто только от ОДИНОЧНОГО ВЫСОКОГО источника. Тут просто десятка два формул.

Методика рассчета загрязнения атмосферы Найти похожие ветки