Luận Văn Tính toán bằng phương pháp số lan truyền khói bụi trên địa hình phức tạp

TÓM TẮT: Bài báo giới thiệu một mô hình toán số 3 chiều tính toán sự lan truyền khói bụi
trong không khí. Trường vận tốc và khí áp được giải từ các phương trình chuyển động với giả thiết
áp suất phân bố theo quy luật thủy tĩnh. Khói bụi được tính toán từ phương trình vận tải. Các
phương trình được giải trong toạ độ “sigma” theo phương pháp thể tích hữu hạn, sơ đồ ADI của
Douglas - Gunn. ảnh hưởng của mặt đất tới sự lan truyền của khói bụi được mô hình hoá một cách
thích hợp. Mô hình được kiểm chứng với lời giải giải tích. Bài báo cũng trình bày một số kết quả
mô phỏng ban đầu lan truyền khói bụi ở khu vực thành phố Vũng Tàu.
1. GIỚI THIỆU
Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt nam, nguy cơ xảy ra thảm họa môi trường không khí là
rất lớn. Do vậy vấn đề kiểm soát nó cũng rất được quan tâm nghiên cứu và xây dựng các công cụ
trợ giúp tính toán quá trình phát tán ô nhiễm là một nội dung quan trọng. Bài báo nhằm giới thiệu
một mô hình toán số 3 chiều tính toán sự lan truyền khói bụi trong không khí. Trong mô hình
chuyển động của không khí được giải từ các phương trình khí – nhiệt động lực học và là cơ sở cho
phương trình vận tải khói bụi lơ lửng trong không khí. Các phương trình được giải theo phương
pháp thể tích hữu hạn và sơ đồ ADI của Douglas – Gunn được sử dụng cho các phương trình diễn
tiến theo thời gian. Để gia tăng độ chính xác của lời giải vùng gần mặt đất, các phương trình được
đưa về toạ độ “sigma” và điều kiện biên mặt đất của phương trình vận tải khói bụi được sử dụng
một cách thích hợp.
Mô hình được kiểm chứng với lời giải giải tích. Bài báo cũng trình bày một số mô phỏng ban
đầu sự lan truyền khói bụi ở khu vực thành phố Vũng Tàu. Kết quả cho thấy mô hình có độ chính
xác khá tốt và có thể đáp ứng cho các địa hình phức tạp.
2. MÔ HÌNH 3 CHIỀU LAN TRUYỀN KHÓI BỤI
2.1 Phương trình cơ bản
Chuyển động của không khí có đặc trưng của chuyển động lớp biên, trong đó trên phương
vuông góc với mặt đất áp suất phân bố theo quy luật thủy tĩnh. Trong hệ tọa độ Descartes vuông
góc với trục z hướng lên, chuyển động này cùng với quá trình lan truyền khói bụi được mô tả bởi
các phương trình sau: