Цифровая модель распространения и осаждения частиц угольной пыли в АО "ММТП"
Цель работ
Провести исследование распространения и осаждения частиц угольной пыли с учетом рельефа местности и розы ветров при проведении погрузочно-разгрузочных работ во втором грузовом районе Мурманского морского торгового порта (ММТП) с целью определения эффективных решений по улучшению экологической обстановки в порту и в Мурманске в целом.
Справка
Мурманский морской торговый порт обрабатывает до 20 млн тонн грузов в год, являясь единственным универсальным портом страны на Северо-Западном направлении. В порту действует система пылеподавления, однако при определенных факторах ее рабочие параметры могут снижаться. Перед специалистами ИСП РАН была поставлена задача найти способы, которые помогли бы сохранить и повысить эффективность установленного в порту оборудования, а также при необходимости применить новую технику.
Цифровая модель
Моделирование турбулентных потоков воздушных масс, переноса угольной пыли и водяных капель проводится с помощью гибридного эйлерово-лагранжевого метода. В рамках работы разработаны и валидированы математические модели:
- распространения угольной пыли с учётом ветра в атмосферном пограничном слое;
- работы водяных пушек и форсунок пылеподавления;
- взаимодействия угольной пыли с каплями воды.
Рассмотрены различные источники пыления и подготовлена их компьютерная модель. Реализация итоговой цифровой модели выполнена на основе свободного программного обеспечения OpenFOAM, обладающего всем функционалом для разработки и быстрой реализации необходимых моделей.
Результаты работы
В рамках работы построена цифровая модель рельефа местности и трёхмерная модель второго грузового района порта. При заданных направлениях и скоростях ветра определены характерные структуры течения, возникающие при обтекании территории. Для рассмотренных случаев выполнено моделирование распространения угольной пыли, возникающей при погрузочно-разгрузочных работах, без средств пылеподавления, с применением существующих и предложенных ММТП систем пылеподавления. По результатам моделирования дана оценка эффективности применения существующих и предложенных мероприятий по снижению пыления. На основе результатов моделирования ММТП скорректировал и утвердил программу закупки, модернизации и установки в порту нового оборудования.
Рис. 1. Визуализация распространения угольной пыли без учёта средств пылеподавления.
Рис. 2. Визуализация распространения угольной пыли с использованием существующих систем пылеподавления.