Моделювання розподілу концентрації викидів від автотранспорту у просторі

Abstract

Зростання кількості автотранспорту на дорогах України зумовлює необхідність достовірного аналізу і прогнозу екологічної обстановки поблизу магістралей. Це дослідження присвячене питанням моделювання розподілу концентрації викидів від автотранспорту при різних вихідних даних. На основі дифузійної моделі була розроблена модель, яка дозволяє описати загальний фон забруднення при заданій інтенсивності автотранспортного потоку на ділянці магістралі, а також з урахуванням зміни інтенсивності викиду при різних режимах роботи двигуна: під час розгону, гальмування та під час зупинки автомобіля. У статті наведені результати розрахунків зміни концентрації залежно від початкової концентрації шкідливих речовин, швидкості руху автомобіля, коефіцієнта дифузії. При вирішенні поставленого завдання було використано підхід, який дозволяє одержати просторове поле концентрації за будь-якого стану атмосфери та швидкості повітряного потоку. Також були визначені коефіцієнти зниження інтенсивності викидів залежно від відстані та напряму руху транспорту на конкретному перехресті. Адекватність запропонованої математичної моделі для оцінювання підтверджують результати експериментальних досліджень інших авторів. Перевагами пропонованої моделі є використання мінімуму експериментальних даних та легке програмування у прикладних математичних пакетах.Рост количества автотранспорта на дорогах Украины вызывает необходимость достоверного анализа и прогноза экологической обстановки вблизи магистралей. Данное исследование посвящено вопросам моделирования распределения концентрации выбросов от автотранспорта при различных исходных данных. На основе диффузионной модели была разработана модель, которая позволяет описать общий фон загрязнения при заданной интенсивности автотранспортного потока на участке магистрали, а также с учетом изменения интенсивности выброса при различных режимах работы двигателя: при разгоне, торможении и остановке автомобиля. В статье приведены результаты расчетов изменения концентрации в зависимости от начальной концентрации вредных веществ, скорости движения автомобиля, коэффициента диффузии. При решении поставленной задачи было использовано подход, позволяющий получить пространственное поле концентрации любого состояния атмосферы и скорости воздушного потока. Также были определены коэффициенты снижения интенсивности выбросов в зависимости от расстояния и направления движения транспорта на конкретном перекрестке. Адекватность предложенной математической модели для оценки подтверждают результаты экспериментальных исследований других авторов. Преимуществами предлагаемой модели является использование минимума экспериментальных данных и легкое программирование в прикладных математических пакетах.Increasing number of vehicles on the Ukrainian roads requires reliable analysis and forecasting of ecological situation near highways. This issue is devoted to modeling the distribution concentration of emissions from vehicles with different input data. Based on diffusion model was developed a model that allows describing the general background pollution intensity at a given motor flow on the section line, and the changing intensity of emissions under different operating conditions of the engine: during acceleration, braking and stop the vehicle. The article shows the results of calculations of concentration changes depending on the initial concentration of harmful substances, vehicle speed, diffusion coefficient. In the process of solving this problem we used an approach that provides a spatial concentration field in any state of the atmosphere and airflow. The adequacy of the proposed mathematical model for the evaluation confirms the positive results of experimental studies of other authors. The advantages of proposed model are using minimum of experimental data and easy programming in applied mathematical packages.