автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Образование и распространение облаков тяжелых газов при авариях на объектах химической и нефтехимической промышленности

На правах рукописи

ГАЛЕЕВ АЙНУР ДАМИРОВИЧ

ОБРАЗОВАНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОБЛАКОВ ТЯЖЕЛЫХ ГАЗОВ ПРИ АВАРИЯХ НА ОБЪЕКТАХ ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

05.26,03 — Пожарная и промышленная безопасность (в химической и биотехнологической отраслях промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2006

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Казанского государственного технологического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пон икаров Сергей Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гимранов Фндаис Мубаракович

кандидат технических наук Матгошко Борис Николаевич

Ведущая организация: ГУЛ «Научно-исследовательский институт

химических продуктов НИИХП», г. Казань

Зашита состоится « 20 » декабря 2006 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.02 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К, Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета

Автореферат разослан «_»_

2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Сирот кин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Развитие и интенсификация промышленных производств в современных условиях неизбежно ведет к возрастанию числа аварий и масштабов последствий, связанных с неконтролируемым выбросом токсичных или взрывоопасных веществ в атмосферу. В связи с этим возникает необходимость использования научно-обоснованных подходов для обеспечения безопасности людей. Главной составной частью управления промышленной безопасностью является анализ риска аварий, который предполагает получение количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов.

Раздел «Анализ риска» является ключевым разделом декларации безопасности, планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций, паспортов промышленной безопасности к другой документации, необходимость разработки которой обусловлена существующим законодательством. Результаты анализа риска также используются при экспертизе промышленной безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности по критериям "стоимость-безопасность-выгода", оценке воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду и при других процедурах, связанных с анализом безопасности.

Наиболее сложной задачей при оценке степени риска промышленных объектов является определение зон распространения опасных веществ при их аварийных выбросах. Процессы тепломассообмена и гидродинамики, протекающие при развитии аварии, характеризуются сильной нестационарностью, вызванной резкими изменениями во времени градиентов температуры, плотности; а также интенсивности поступления газа в атмосферу. К тому же существенное влияние на картину распределения токсичных или взрывоопасных газов могут оказывать сложный рельеф местности и наличие препятствий в виде промышленных зданий, сооружений и технологического оборудования.

Существующие в настоящее время стандартные методики дня оценки зои распространения опасных веществ обладают рядом ограничений. Прежде всего это касается учета рельефа местности и промышленной застройки. Основу данных методик составляют полу эмпирические и полуаналитические модели, значительно упрощающие реальную физику процессов, поэтому создание методики, которая бы позволяла учитывать все значимые факторы и явления окружающей среды, является актуальной проблемой.

Цель работы":

1. разработка методики расчета образования и распространения облаков тяжелых газов при авариях на объектах химической и нефтехимической промышленности, позволяющей учитывать сложность рельефа местности, а также наличие препятствий в виде промышленных зданий, сооружений и элементов технологического оборудования;

2. выявление закономерностей поведения тяжелых газов при наличии перепада высот и препятствий.

* В руководстве диссертационной работой принимал участие к.т.н., доцент Гасилое В,С

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Построить математическую модель распространения тяжелых газов с учетом сложного рельефа местности и промышленной застройки.

2. Разработать и реализовать модели испарения сжиженных газов и многокомпонентных смесей в естественных условиях, в том числе и в случае возмущающего воздействия зданий, сооружений и технологического оборудования.

3. Провести численные эксперименты по распространению тяжелых газов при наличии различного рода особенностей рельефа местности и препятствий.

Метод решения.

Методом решения поставленных задач явилось математическое моделирование с численной реализацией моделей на ЭВМ при помощи вычислительного комплекса FLUENT.

Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций обеспечена применением современных методов и средств математического моделирования, основанных на фундаментальных законах сохранения, а также удовлетворительным согласованием расчетных результатов с опубликованными в открытой печати данными натурных экспериментов.

Научная новтиа

1. Разработана научно-обоснованная методика оценки зон распространения опасных веществ при залповых и продолжительных аварийных выбросах, включающая в себя комплекс моделей для описания процессов возникновения и рассеяния облаков тяжелых газов с учетом свойств веществ, эффектов плавучести (архимедовых сил), сложного рельефа местности и промышленной застройки. Построенные математические модели позволяют определять массовый поток паров с поверхности аварийного разлития сжиженного газа или многокомпонентной жидкости и прогнозировать распространение паровоздушных облаков в приземном слое атмосферы.

2. На основе результатов проведенных численных экспериментов установлено, что при расположении источника выброса на наклонной подстилающей поверхности и слабом ветре, направленном вверх по склону, возникает движение газа против ветрового потока С образованием зон высокой загазованности значительной протяженности с наветренной стороны источника. Получена верхняя оценка скорости ветра, при которой движение тяжелого газа против ветра невозможно.

3. Установлено, что устойчивость атмосферы существенно влияет на распределение тяжелого газа вблизи здания, в частности, при инверсии с подветренной стороны препятствия наблюдается высокая загазованность, тогда как при изотермии таковая отсутствует. Решение задачи распространения тяжелого газа вблизи одиночного здания с использованием стандартной и RNG k-е моделей турбулентности позволило установить, что турбулентные напряжения оказывают второстепенное влияние на распределение газа в условиях застройки.

4. Разработана методика определения опасной скорости ветра с учетом свойств опасного вещества и нестационарности источника выброса.

Практическая значимость работы.

Предлагаемый комплекс моделей может использоваться для получения количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов при составлении декларации промышленной безопасности, паспортов безопасности, разработке мероприятий по защите персонала и населения, планов локализации и ликвидации последствий аварийных ситуаций, при проектировании'химически опасных объектов, при обосновании выбора места расположения операторной и защищенных пунктов управления.

Методика и программная система использовались при разработке планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций для склада готовой продукции ОАО «Татнефтегазпереработка», парка хранения аммиака и цеха гидроочистки средних дистиллятов ОАО «Нижнекамскнефтехим», при анализе риска объектов нефтяных месторождений, при разработке паспортов промышленной безопасности для хлораторных ОАО «Альметьевск-Водоканал».

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были представлены:

- на межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в области образования, науки и производства» (г. Нижнекамск, 1416 апреля 2004г.);

- на 18-ой международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18» (г, Казань, 31 мая-2 июня 2005г.);

- на всероссийской научно-технической конференции «Интенсификация тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г, Казань, 16-18 мая 2005г.);

- на межвузовской научно-практической конференции студентов н аспирантов «Актуальные проблемы образования, науки и производства» (г, Нижнекамск, 13-14 апреля 2006г.);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, библиографического списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы составляет 227 страниц, включая 17 таблиц, 49 рисунков. Библиографический список использованной литературы содержит 135 наименований.

Основное содержание работы

В введении обоснована актуальность работы и сформулированы научная проблема, цель, научная новизна, практическая значимость работы.

В первой главе дан литературный обзор. Рассмотрены существующие методы определения полей концентраций при распространении опасных веществ в приземном слое атмосферы. Перечислены условия образования тяжелых газов и основные особенности их распространения. Представлены результаты экспериментальных исследований распространения газообразных веществ в условиях горизонтально неоднородной подстилающей поверхности как в натурных условиях, так и в аэродинамических трубах.

На основании обзорного материала делается вывод о необходимости совершенствования методов математического моделирования процессов образования и распространения паровоздушных облаков.

Во второй главе рассматриваются модели турбулентности различной степени сложности, встроенные в пакет FLUENT. Анализируются преимущества и недостатки каждой из представленных моделей и обосновывается выбор k-е модели турбулентности для решения поставленных задач. Стандартная к-£ модель является наиболее проверенной и широко применяющейся моделью турбулентности. Данная модель верифицировалась различными авторами в широком диапазоне ситуаций, включая случаи, имеющие отношение к окружающей среде, и давала удовлетворительные результаты. Рассматриваемые в данной работе задачи связаны с распространением тяжелого газа в условиях, когда основное влияние на эволюцию облака оказывают осредненный поток, силы давления и гравитации, а турбулентные напряжения и их модельные представления играют второстепенную роль. Этими соображениями обусловлен выбор более экономичной, чем модель замыкания второго порядка, стандартной k-е модели.

Модель распространения тяжелого газа в приземном слое атмосферы имеет

вид:

др д(ри,) _

дх,

Ы

д(ри,) t d(putuj)_^ dp | дш dt дх, дх, дх,

Pg<

з "ax,I

(2)

d(ph) t d(pu,

dt

ax,) з^

&Л Prjdx/

(3)

(4)

dt

+ Gt -pe,

(5)

(6)

д_ at

T' <7>

(8)

(9)

(10)

где p - плотность паровоздушной смеси; t - время; Uj, Uj, uk - компоненты осред-ненной скорости, i,j, k = 1,2, 3; Xj, Xj, Xk-декартовы координаты, i,j, k= 1, 2, 3 (xj

- координата на вертикальной оси декартовой системы координат); цнц,- молекулярная и турбулентная вязкость соответственно; - символ Кронекера (1 при i=j и 0 при И); & - компонент вектора гравитации в i-ом направлении; h = СРТ -энтальпия; СР — удельная теплоемкость паровоздушной смеси; Т — температура; \

- коэффициент молекулярной теплопроводности; Prt — турбулентное число Пран-дхля; Ci - массовая доля переносимого компонента; D, - коэффициент молекулярной диффузии компонента в воздухе; Sj -интенсивность источника примеси, отнесенная к единице объема; Sct - турбулентное число Шмидта; кие — турбулентная кинетическая энергия и скорость ее диссипации соответственно; сть <*t — турбулентные числа Прандтля для кие соответственно; Сц> Си. Сг, и Сц, - константы и коэффициенты; Gk - генерация турбулентной кинетической энергии к, вызванная градиентами осредненной скорости; Gb - генерация (подавление) турбулентной кинетической энергии вследствие эффекта плавучести.

В третьей главе дано описание вычислительного метода, использованного для решения системы дифференциальных уравнений и реализованного с помощью программного комплекса FLUENT. Обосновывается выборсхем для дискретизации конвективных членов, интерполяции давления, алгоритма для сопряжения скорости с давлением и схем для дискретизации нестационарных уравнений.

В данной работе при решении всех задач строилась структурированная неравномерная сетка из гексаэдрических (шестигранных) элементов со ыущением узлов вблизи мест предполагаемого возникновения больших градиентов переменных, то есть у источника выброса и твердых поверхностей.

Граничные профили скорости и турбулентных характеристик на входе в расчетную область (рис. 1) при отсутствии экспериментальных данных определялись из численного решения задачи движения воздушного потока над ровной поверхностью. Значения физических величин в узловых точках, смежных со стенкой, рассчитывались через стандартные функции стенки. Вертикальный размер пристенных ячеек принимался равным 0,2 м.

Рис. I. Геометрия расчетной области

В четвертой главе представлены математические модели, использованные для описания источника примеси применительно к различным аварийным ситуациям.

При внезапной разгерметизации емкости с сжиженным газом в результате резкого снижения давления и нарушения термодинамического баланса происходит мгновенное вскипание определенной части сжиженного газа. Формируется источник залпового выброса. Доля сжиженного газа ш, переходящего при мгновенном вскипании в пар, оценивалась в адиабатическом приближении с помощью следующего выражения:

где Ср|, Гы - осредненные в соответствующем диапазоне изобарная теплоемкость и теплота испарения жидкости; Ть — температура кипения сжиженного газа; Ту — температура в емкости.

Оставшаяся часть жидкой фазы, охлажденная до температуры кипения, образует пролив н испаряется в процессе теплообмена с атмосферой и окружающим воздухом (рис. 2).

Рис. 2. Расчетная схема теплообмена сжиженного газа с окружающей средой

Тепловой поток от подстилающей поверхности ц, - К^Т,!^2)^ определяется из численного решения двухмерного уравнения теплопроводности с граничным условием третьего рода (в случае пленочного кипения) или первого рода (в случае пузырькового кипения) па поверхности:

. о.

сжиженный

Краевые и начальные условия задачи имеют вид:

а(Гя(|,0)-7;)=А,—(или Тя(г$) = 7^)приъ= О; огня нижней и боковой границах подстилающего слоя:

— =0 н~=0; <13>

дг дх

распределение температур в начальный момент времени:

гл(о,г)=г„

где Тп0, г) - распределение температур в подстилающем слое; С„, рщ — теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности подстилающего слоя соответственно; а - коэффициент теплоотдачи на поверхности контакта «жидкость-подложка» при пленочном режиме кипения; То — начальная температура подстилающего слоя.

Вторая составляющая теплового потока (из атмосферы) рассчитывалась при решении задачи распространения облака кеизотермичного тяжелого газа в приземном слое атмосферы по найденному температурному полю в области источника:

приг = 0, (14)

йг

где ^ - коэффициент турбулентной теплопроводности: Л^СрцЛ*^ где Ц1 - коэффициент турбулентной вязкости, определяемый из соотношения (8).

Таким образом, суммарная удельная интенсивность парообразования была представлена следующим уравнением

"¿/,(г)««С*(г-г> (15)

где С - масса сжиженного газа в емкости; ш — доля жидкой фазы, перешедшей в пар при мгновенном вскипании qll — теплоприток от твердой поверхности, тр и Тъ — время истечения и испарения соответственно; б - дельта функция.

Определенная таким образом временная зависимость интенсивности использовалась в качестве граничного условия в области источника в задаче эволюции токсичного облака тяжелого газа, решение которой получено путем численного анализа полной системы трехмерных нестационарных уравнений Рей-нольдса, замыкаемых уравнением состояния идеального газа и стандартной к-е моделью турбулентности.

На нижней границе непрерывного источника фиксировалась массовая концентрация хлора С=1. Диффузионный поток примеси определялся по известным пристенным законам, связывающих поток массы у стенки с величиной трения. Влияние компоненты среднемассовой скорости воздушного потоха в поперечном направлении (стефановский поток), индуцируемую диффузионным потоком примеси, не учитывали. Источник залпового выброса представлялся в виде параллелепипеда или цилиндра с основанием, равным поверхности разлива, при этом его объем соответствовал доле мгновенно испарившейся жидкости.

Для определения интенсивности испарения с поверхности аварийного разлития многокомпонентной жидкости, температура кипения которой при нормальных условиях выше температуры окружающей среды, разработана соответствующая модель. При этом предполагается, что рассматриваемая смесь идеальна, а интенсивность испарения лимитируется отводом паров турбулентной диффузией.

На поверхности раздела фаз соблюдаются условия фазового равновесия и парциальное давление компонента над смесью определяется согласно закону Рауля:

„ - „«,. - т'Мь 1 „О

А/, <16>

где pf - давление насыщенных паров над поверхностью чистой жидкости; rj -мольная доля компонента в жидкости; ш, - массовая доля компонента в жидкой фазе; Мо - масса жидкой фазы; М| — молекулярная масса i-го компонента.

Давление насыщенных паров р° определялось из следующего выражения:

р^ехр(А,+^-+А%!п(Т) + А^), (17)

где значения коэффициентов Л], Aj, A3, A4, А$ для различных компонентов, составляющих смесь.

Мольная доля компонента над поверхностью смеси определяется как:

*><=—, <18>

где Р - давление окружающей среды

На поверхности раздела фаз соблюдается условие неразрывности потока для каждого компонента смеси. При этом диффузионные потоки вещества выражаем через градиенты концентраций на основе обобщенного закона Фика:

где J, — интенсивность потока массы вещества с единицы площади поверхности пролива; Sei ~ турбулентное число Шмидта.

Влияние сгефаиовского потока не учитывалось.

Изменение массы компонента в жидкой фазе рассчитывается с помощью следующего уравнения:

da.

= (20)

где а, —масса компонента, отнесенная к объему источника; S; — скорость парообразования, отнесенная к единице объема.

Изменение температуры жидкой фазы рассчитывали с помощью уравнения:

где Cpii — теплоемкость i-го компонента жидкости; Q — подвод тепла от воздуха, отнесенный к объему источника выброса; Гь; — теплота парообразования компонента жидкой фазы.

Тепловой поток, подводимый к жидкости от окружающего воздуха, определялся по формуле (14).

Предлагаемые модели для описания фазовых переходов позволяют учитывать трансформацию потока за счет эффектов плавучести и промышленных объектов.

Функция, описывающая поступление паров в атмосферу при кипении или испарении жидкой фазы, была реализована на языке программирования Си и интегрирована в пакет FLUENT.

Источник примеси, обусловленный испарением капель жидкой фазы, определялся путем решения системы уравнений для смеси газов и лагранжевых уравнений для капель с учетом обратного влияния на несущий поток.

В пятой главе приведены результаты верификации модели распространения тяжелого газа в приземном слое атмосферы и результаты вычислительных экспериментов по рассеиванию тяжелого газа при наличии перепада высот и препятствий. Для проверки адекватности модели рассеяния тяжелых паровоздушных облаков были привлечены данные натурных экспериментов, опубликованные в открытой печати. Тестирование модели рассеяния газа при его залповом выбросе проводилось с использованием результатов экспериментов по рассеянию смеси фреона и азота объемом около 2000 м3 на острове Торни в Великобритании. Для верификации модели рассеяния при продолжительном действии источника выброса использовались экспериментальные данные опытов, проводимых на северной отмели устья Темзы в 1980 году (эксперименты на Мзплинских отмелях), и связанных с разлитием сжиженного природного газа и пропана на водной поверхности. Из графиков (рис. 3,4) видно, что расчетные значения концентраций, полученные по предлагаемой модели, лучше согласуются с экспериментальными данными, чем поля концентраций, рассчитанные по стандартным методикам.

iMIIUH »1 twetf Ямб|*С*> М

Рис. 3. Расчетные зависимости концентрации рассеиваемого газа от расстояния на оси выброса и данные экспериментов на острове Торни (на высоте 0.4 м): а) опыт 009; б) опыт 017

Рис. 4. Расчетные зависимости концентрации рассеиваемого газа от расстояния на оси выброса и данные экспериментов на Мэклинских отмелях (на высоте 0.9 м): а) опыт 46; б) опыт 29

Сравнение результатов расчета распределения максимальных концентраций за одиночным препятствием с данными натурного эксперимента (опыт 029 на острове Торни) показало, что построенная модель способна адекватно предсказывать поля концентраций в аэродинамическом следе за препятствием. Расчеты хорошо воспроизвели динамику изменения концентрации у основания подветренной стороны препятствия.

В данной главе также изложены результаты серии численных экспериментов по распространению тяжелых газов (пропан, хлор) при наличии перепада высот и препятствий. Принималось, что площадь источника выброса, описывающего испарение аварийного разлития, составляет 400 м3. Такая площадь разлития может возникнуть при проливе 20 м3 продукта, если предположить что толщина слоя жидкости при этом будет равна 5 см. Интенсивность испарения для пропана и хлора принималась равной б кг/с, исходя из данных по удельной интенсивности испарения, приведенных в литературе. Источник представлялся в виде параллелепипеда с основанием, равным поверхности разлива и высотой, равной высоте смежных с твердой поверхностью ячеек. Скорость ветра на высоте 10 м была равна 1 м/с.

Обнаружено, что поведение облака определяется взаимным влиянием множества факторов. Некоторые полученные эффекты не учитываются существующими методиками, но в тоже время не противоречат физической картине явления.

При расположении источника продолжительного действия на наклонной подстилающей поверхности и ветре, направленном вверх по склону, происходит распространение газа в направлении против ветрового потока с образованием с наветренной стороны зон высокой загазованности значительной протяженности. Увеличение угла наклона подстилающей поверхности не приводит к существенному в ел мнению протяженности облака с наветренной стороны, что вызвано усилением подмешивания воздуха и, соответственно, ростом сопротивления движению газа против ветра. Решение задачи рассеяния для двух веществ (пропан и хлор) показало, что чем больше плотность выбрасываемого газа, тем больше расстояние на которое он перемещается в направлении против ветра.

Выполнена серия расчетов с целью определения скорости ветра при которой отсутствует распространение тяжелого газа (пропан) против ветра. Установлено, что при угле наклона подстилающей поверхности 5° скорость ветра при которой газ полностью уносится вверх по склону равна 3 м/с (на высоте 10 м от твердой поверхности).

Рассматривался также случай непрерывного выброса тяжелого газа на верхней площадке уступа с наклонной боковой поверхностью при ветре, направленном в сторону понижения рельефа местности. Вследствие резкого изменения геометрии поверхности происходит отрыв воздушного потока и за уступом формируется рециркуляционное течение. Тяжелый газ стекает вниз по склону подобно жидкости, преодолевая обратное (рециркуляционное) течение (рис. 5). По истечении определенного времени происходит сужение облака на склоне вследствие его ускорения за счет сил гравитации. Облако тяжелого газа вытесняет воздух и заметно меняет аэродинамические условия обтекания боковой поверхности уступа: в месте прохождения основной массы газа исчезает рециркуляционный поток, что, в свою очередь, приводит к снижению эффекта разбавления облака за уступом,

В данной главе также изложены результаты моделирования распространения тяжелого газа вблизи одиночного здания при различных положениях источника, направлениях ветра, состояниях атмосферы. Выявлено, что при низкой скорости ветра и продолжительном выбросе тяжелого газа, рециркуляционные течения, возникающие при обтекании препятствия, не вызывают интенсивного перемешивания примеси, как в случае газа с нейтральной плавучестью. Решение одной из задач, связанной с рассеянием тяжелого газа вблизи одиночного здания, с использованием двух моделей турбулентности (стандартная и ККС к-е модели) показало, что турбулентные пульсации не оказывают сильного влияния на процесс рассеяния тяжелого газа в условиях застройки по сравнению с гравитационными течениями.

Приведены результаты исследования влияния состояния атмосферы, то есть распределения температуры в приземном слое, на рассеяние тяжелого газа вблизи одиночного здания. Температурно-стратифицированный пограничный слой атмосферы моделировался заданием температуры на твердой границе ниже температуры воздушного потока на 3е (инверсия). При инверсии возникает эффект обволакивания здания облаком тяжелого газа, что приводит к возникновению высокой загазованности с подветренной стороны препятствия, тогда как в случае изотер-мии вниз по потоку от здания наблюдается отсутствие примеси (рис, 6), Таким образом, положительный градиент температуры в приземном слое способствует усилению гравитационного растекания газа, что обусловлено значительным подавлением турбулентности вследствие устойчивой стратификации, снижением скорости в непосредственной близости от подстилающей поверхности, и возникновением дополнительных архимедовых сил, вызванных разностью температур.

Рис. 5, Динамика распространения тяжелого газа при расположении источника выброса на верхней площадке уступа и ветре, направленном вниз по склону

Рнс. 6. Изолинии расчетных концентраций вблизи препятствия при различной устойчивости атмосферы: а) изотермия; б) инверсия.

В данной главе также изложены результаты численного моделирования аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией железнодорожной цистерны с жидким хлором на ровной площадке. Целью данного анализа являлось определение скорости ветра при которой площадь зоны токсического поражения максимальна.

Мощность источника была представлена уравнением (15). Время действия источника выброса принималось равным 30 минутам (время экспозиции).

Средняя интенсивность испарения \Уср при скорости ветра 1 м/с составила 11 г/(м2-с). Величина \*/ср определялась через отношение массы газа, образующегося при испарении из пролива за время экспозиции, к значению времени экспозиции

Значения коэффициента, отражающего относительное изменение интенсивности испарения разлития сжиженного хлора в зависимости от скорости ветра, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Коэффициент относительного изменения интенсивности испарения

Скорость ветра, м/с 1 2 3 4 5

Разработанный метод 1 1,045 1,48 1,73 1,9

РД 52.04.253-90 1 1,33 1,67 2,0 2,34

Данные таблицы 1 указывают на то, что предлагаемая модель адекватно описывает изменение интенсивности испарения с изменением скорости ветра. При низких скоростях ветра расчетные значения интенсивности испарения отличаются незначительно, что обусловлено преобладающим влиянием гравитационных эффектов на формирование результирующего течения в области источника и, как следствие, малым вкладом в процесс парообразования теплопередачи от окружающего воздуха и диффузии.

Границы зон токсического поражения определялись показателем токсодозы, которая учитывает изменение концентрации в точке пространства в зависимости от времени, и рассчитывается по формуле:

D= JCdt^Cj-At (22)

О i»L

где D — токсодоза; ^„п - время экспозиции; С - концентрация примесн; it — шаг по времени.

Функция вычисления токсодозы была реализована на языке программирования Си и интегрирована в пакет FLUENT.

Расчетные значения площадей зон токсического поражения Si н Si, границы которых соответствуют летальной и пороговой токсодозам соответственно, при различных скоростях ветра приведены в таблице 2.

Таблица 2

Значения площадей зон токсического поражения__

Скорость ветра, м/с 0,5 1 2 3 4 5

Si, км1 1,366 1,402 1,312 1,241 1,183 1,102

St, км"' 1,718 1,934 2,127 2,301 2,381 2,22

Таким образом для нейтральной атмосферы и рассматриваемых условий выброса наибольшая опасность летального поражения возникает при скорости ветра 1 м/с, однако площадь зоны токсического поражения, ограниченного значением пороговой токсодозы, максимальна при скорости 4 м/с.

В таблице 3 приведены значения расстояний достижения пороговой токсодозы хлора с наветренной стороны источника выброса.

Таблица 3

Протяженность зоны токсического поражения с наветренной стороны

Скорость ветра, м/с 0,5 1 2 3 4 5

Расстояние, м 305 169 88 60 42 29

При высоких скоростях накопление опасных значений токсодоз с наветренной стороны источника обусловлено влиянием первичного облака, которое в начальный момент времени растекается практически равномерно по всем направлениям.

В шестой главе приведены результаты практического применения разработанной методики при оценке последствий аварийных выбросов на различных предприятиях нефтехимической промышленности.

При расчетах принималось, что время развития аварийного процесса равно 30 минутам, скорость ветра на высоте 10 м — 1 м/с, состояние атмосферы — изотер мня.

Выполнено численное моделирование аварии, связанной с разгерметизацией емкости с жидким аммиаком, для условий реальной промышленной застройки. При этом также учитывалось влияние капель сжиженного газа в паровоздушной смеси. Образование аэрозолей возможно вследствие бурного вскипания и диспергирования перегретой жидкой фазы. Масса аммиака, переходящая в первичное облако в виде аэрозоля, принималась равной массе мгновенно испарившейся жидкости. Результаты расчета подтвердили тот факт, что смесь аммиака с воздуха при наличии аэрозолей ведет себя как тяжелый газ. Размеры зон поражения определялись, главным образом, поведением холодного первичного аэрозольного облака.

Моделировалась аварийная ситуация в резервуарном парке: разрушение резервуара РВС-100 с бензином и его разлитие в пределах обвалования. При воспроизведении данной аварии учитывалось влияние ограждения и элементов оборудования. Для описания процесса поступления паров с поверхности аварийного разлития в атмосферу использовались уравнения (16) - (21). На построенную геометрическую модель была нанесена многоблочная структурированная сетка со сгущением узлов у твердых поверхностей. Расчетная сетка приведена на рис.7. -

В результате численных экспериментов установлено, что летальные значения концентраций достигаются только в пределах обвалования (рис. 8), что обусловлено блокирован нем переноса тяжелого газа за счет ограждения и снижением интенсивности испарения вследствие подавления турбулентности над поверхностью разлития. Таким образом, область, ограниченная обвалованием, представляла собой застойную зону. Поле скоростей в пределах облака, формирующегося над поверхностью аварийного разлития, становилось независимым от внешнего

воздушного потока, что также затрудняло конвективный укос газа за пределы обвалования, Для сравнения было проведено численное моделирование рассматриваемой аварии без учета силы тяжести, а также расчет поля приземных концентраций по нормативной методике ТОКСИ-2, Результаты расчетов приведены в таблице 4.

В случае рассеяния нейтрального примеси (вариант задачи без учета архимедовых сил) она переносятся восходящими потоками через обвалование и разбавляется в его следе за счет рециркуляционных течений, что сопровождается увеличением высоты облака и снижением концентраций. Таким образом, обвалование приводит к уменьшению протяженности зон токсического поражения как при образовании тяжелых, так и нейтральных газов.

Рис. 7. Расчетная сетка Рис. 8. Изолинии суммарной концен-

трации углеводородов (масс.)

Таблица 4

Результаты расчета зон токсического поражения_

Параметр Методика

ТОКСИ-2 Разработанный метод (без учета силы тяжести) Разработанны Й метод (с учетом силы тяжести)

Протяженность зоны летального поражения, м 67 В пределах обвалования В пределах обвалования

Протяженность зоны порогового поражения, м 344 774 70

Таким образом, численное моделирование аварии с учетом наличия сооружений, элементов оборудования, а также влияния изменения гидродинамической структуры течения над поверхностью аварийного разлития на интенсивность испарения позволяет получить более низкие значения показателей токсического поражения (глубина и площадь зоны заражения), чем при решении задачи в упрошенной постановке.

Выводы и предложения

1. Разработана методика, позволяющая прогнозировать распространение опасных веществ при аварийных выбросах в условиях сложного рельефа местности или промышленной застройки на основе численного моделирования гидродинамических и тепломассообменных процессов, протекающих при развитии аварии. Построенные модели описывают такие процессы как: поступление опасных веществ в атмосферу при кипении однокомпонентного сжиженного газа при его аварийном разлитии; испарение с поверхности аварийного пролива многокомпонентной жидкости; распространение тяжелых паровоздушных облаков в приземном слое атмосферы.

2. Проведена серия численных экспериментов по рассеянию тяжелого газа при наличии перепада высот и препятствий. Установлено, что при расположении источника выброса продолжительного действия на наклонной подстилающей поверхности и слабом ветре, направленном вверх по склону, тяжелый газ распространяется в направлении против ветра на значительные расстояния, Установлено, что рециркуляционные течения, возникающие при обтекании зданий, и турбулентные напряжения оказывают незначительное влияние на картину распределения тяжелого газа в условиях застройки при низкой скорости ветра

3. Выполнено моделирование аварии с учетом комплексного влияния на ее развитие силы тяжести, наличия оборудования, сооружений, изменения состава жидкой фазы И нестационарности процесса испарения, обусловленной изменением аэродинамической картины течения над источником. Результаты практического применения моделей для прогнозирования зон токсического по-' ражения в случае аварийного пролива бензина на складе готовой продукции ОАО «Татнефтегазперераб отка» показали, что учет вышеперечисленных факторов позволяет получить более низкие значения показателей токсического поражения (глубина и площадь зоны заражения), чем при решении задачи в упрошенной постановке.

4. С помощью разработанной методики проведена оценка опасной скорости ветра на примере аварии, связанной с разрушением железнодорожной цистерны с жидким хлором. Установлено, что площадь зоны смертельных ток-содоз максимальна при скорости ветра 1 м/с, тогда как площадь зоны, ограниченной изолинией пороговых значений токсодозы, имеет максимальное значение при скорости ветра 4 м/с.

5. Выполнена оценка зоны токсического поражения в случае аварийного выброса жидкого аммиака на территории парка хранения аммиака ОАО «Ниж-некамскнефтехим» с учетом реальной промышленной застройки, наличия в паровоздушной смеси капель жидкой фазы и различных направлений ветра. Установлено, что при наличии капель смесь аммиака с воздухом ведет себя как тяжелый газ, а размеры зон поражения и характер распределения токсичного газа определяются, главным образом, закономерностями распространения холодного первичного аэрозольного облака, формирующегося в начальный момент в результате мгновенного вскипания и диспергирования выброшенного

сжиженного газа. Расчетные поля токсодоэ имеют сложную форму вследствие влияния застройки, что должно учитываться при разработке мероприятий по обеспечению безопасности персонала.

6. В результате проведенных численных экспериментов установлено, что корректное определение последствий аварий и разработка организационно-технических мероприятий по снижению их последствий возможно только при детальном моделировании процессов образования и рассеивания опасных веществ с учетом всех основных факторов и явлений окружающей среды.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Галеев А.Д., Гасилов B.C., Поникаров С.И., Чепегин И.В. Прогнозирование рассеяния "тяжелых" примесей в условиях сложного рельефа местности // Безопасность жизнедеятельности. - 2004. - №4 - с. 26-28.

2. Галеев А.Д., Гасилов B.C., Поникаров С.И., Чепегин И.В. Прогнозирование рассеяния "тяжелых" газов в условиях орографически неоднородной поверхности // Материалы конференции "Инновационные процессы в области образования, науки и производства". — Казань: «Бутлсровские сообщения», 2004.-т.1. - с. 241-245.

Галеев АД., Гасилов B.C., Поникаров С.И., Чепегин И.В. Численное моделирование рассеяния "тяжелых" газов в условиях застройки зданием // Правовые и инженерные вопросы промышленной безопасности, охраны труда и экологии: Сборник научных статей и сообщений - Казань: КГТУ, 2004. - с. 24S-255.

4. Галеев А.Д., Гасилов B.C., Поникаров С.И. Распространение облака "тяжелых" газов с учетом рельефа местности // Вестник Международной Академии Системных Исследований. Информатика, Экология, Экономика. Том 7. Ч. 1. - МАСИ, М., 2004. - с. 133-138.

5. Галеев А.Д., Гасилов B.C., Поникаров С.И. Численное моделирование рассеяния нейтральной примеси при расположении источника выброса между двумя зданиями // Материалы 5-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых "Наука XXI веку" (II сессия); - Майкоп: Изд-во ООО "Качество", 2004. - с. 31-35.

6. Галеев АДЦ Гасилов B.C., Поникаров С.И. Прогнозирование распространения "тяжелого" газа вблизи здания при произвольных направлениях ветра // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Труды международной конференции. - Казань: КГТУ. - 2005 - т.4. - с. 72-75.

7. Галеев А.Д., Старовойтова Е.В., Гасилов B.C., Поникаров С.И. Исследование влияния устойчивости атмосферы на рассеяние "тяжелого" газа вблизи одиночного здания //Материалы конференции "Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология". - Казань: КГТУ. - 2005. - с. 233-236.

8. Галеев А.Д., Гасилов B.C., Поникаров С.И. Численное моделирование аварий на объектах хранения нефтепродуктов И Материалы межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Актуальные про-

блемы образования, иауки и производства». - Казань: Изд-во: «Бутлеровское наследие», —2006.-с. 145-151.

9. Галеев А.Д., Гасило в B.C., Поникаров С.И. Численное моделирование распространения аэрозольных систем в условиях промышленной застройки// Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-19: Труды международной конференции. — Воронеж, 2006. - т. 4. - с. 22-26.

10. Галеев АД., Гасилов B.C., Поникаров С,И., Старовойтова Е.В. Прогнозирование зон токсического поражения при авариях на объектах использования сжиженных газов/ Препринт 06ПЗ. - Казань: Казан, гос. техн. ун-т. -2006.-22с.

Соискатель

Офсетам лаборатория Казанского государственного технологического университета

Заказ

Тираж S0 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ РАССЕЯНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ.

1.1 Основные факторы, определяющие последствия аварийных выбросов.

1.2 Теория атмосферной турбулентности.

1.2.1 Анализ уравнения баланса кинетической энергии турбулентности.

1.2.2 Общий вид универсальных функций, описывающих турбулентный режим в стратифицированной среде.

1.3. Методы расчета распространения облаков и экспериментальные исследования.

1.3.1 Особенности рассеяния тяжелых газов в атмосфере.

1.3.2 Модель Главной геофизической обсерватории.

1.3.3 Гауссовская модель.

1.3.4 Интегральные модели рассеяния тяжелого газа.

1.3.5 Газодинамические модели.

1.3.6 Лагранжев стохастический метод частиц.

1.3.7 Экспериментальные исследования рассеяния веществ в условиях горизонтально неоднородной подстилающей поверхности.

1.4 Выводы по главе 1.

2. МОДЕЛЬ ТУРБУЛЕНТНОГО РАССЕЯНИЯ ТЯЖЕЛОГО ГАЗА.

2.1 Система фундаментальных уравнения сохранения.

2.2 Влияние турбулентности на осредненные по времени уравнения Навье-Стокса.,.

2.3 Модели турбулентности.

2.3.2 к-е модель.

2.3.2.2 Определяющее уравнение для кинетической энергии осредненного потока.

2.3.2.1 Определяющее уравнение для кинетической энергии турбулентности.

2.3.2.3 Уравнения стандартной k-s модели.

2.3.2.4 Уравнения RNG k-s модели.

2.3.3 Модель с уравнениями для напряжений (потоков).

2.3.3.1 Уравнения переноса для турбулентных напряжений.

2.3.3.2 Модельные соотношения для уравнений переноса турбулентных напряжений.

2.3.4 Модель крупных вихрей.

2.4 Моделирование пристенных течений.

2.5 Результирующая система уравнений неразрывности, движения, энергии и переноса примеси.

2.6 Определение физических свойств веществ.

2.7 Выводы по главе 2.

3. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТОД.

3.1 Дифференциальные и интегральные формы обобщенного дифференциального уравнения.

3.2 Дискретизация обобщенного дифференциального уравнения.

3.3 Дискретизация нестационарного обобщенного дифференциального уравнения.

3.4 Обзор схем дискретизации конвективных членов.

3.4.1 Схема со степенным законом.

3.4.2 Схема против потока второго порядка точности.

3.5 Расчет поля течения.

3.5.1 Алгоритм SIMPLE.

3.5.2 Алгоритм SIMPLEC.

3.5.3 Алгоритм PISO.

3.6 Совмещенная и шахматная сетка.

3.7 Разностная аппроксимация граничных условий.

3.8 Решение системы алгебраических уравнений. Многосеточный метод.

3.9 Вычислительный алгоритм.

3.10 Технология численного моделирования образования и распространения паровоздушных облаков.

3.11 Выводы по главе 3.

4. МОДЕЛИ ИСТОЧНИКОВ ВЫБРОСА.

4.1 Математическая модель кипения сжиженных газов.

4.2 Математическая модель испарения многокомпонентных смесей с температурой кипения выше температуры окружающей среды.

4.3 Модель распространения аэрозольных систем, образующихся при выбросе сжиженного газа в атмосферу.

4.4 Выводы по главе 4.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

5.1 Верификация модели распространения тяжелого газа.

5.2 Исследование распространения «тяжелого газа» при расположении источника выброса на наклонной поверхности и ветре, направленном вверх по склону.

5.3 Распространение «тяжелого газа» при расположении источника выброса на верхней площадке уступа.

5.4 Распространение «тяжелого газа» при расположении источника выброса вблизи одиночного здания.

5.5 Сравнительный анализ распространения «тяжелого газа» при расположении источника выброса вблизи одиночного здания при нейтральной и устойчивой стратификациях атмосферы.

5.6 Распространение «тяжелого газа» вблизи одиночного здания при произвольных направлениях ветра.

5.8 Результаты численного моделирования кипения сжиженного газа при его аварийном разлитии и рассеяния образующихся облаков при различных значениях скорости ветра.

5.9 Выводы по главе 5.

6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.

6.1 Парк хранения аммиака ОАО «Нижнекамскнефтехим».

6.2 Резервуарный парк ОАО «Татнефтегазпереработка».

6.3 Хлорное хозяйство ОАО «Нижнекамскнефтехим».

6.4 Выводы по главе 6.

Развитие и интенсификация промышленных производств в современных условиях неизбежно ведет к возрастанию числа аварий и масштабов последствий, связанных с неконтролируемым выбросом токсичных или взрывоопасных веществ в атмосферу. В связи с этим возникает необходимость использования научно-обоснованных подходов для обеспечения безопасности людей. Главной составной частью управления промышленной безопасностью является анализ риска аварий, который предполагает получение количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов.

Раздел «Анализ риска» является ключевым разделом декларации безопасности, планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций, паспортов промышленной безопасности и другой документации, необходимость разработки которой обусловлена существующим законодательством. Результаты анализа риска также используются при экспертизе промышленной безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности по критериям "стоимость-безопасность-выгода", оценке воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду и при других процедурах, связанных с анализом безопасности.

Наиболее сложной задачей при оценке степени риска промышленных объектов является определение зон распространения опасных веществ при их аварийных выбросах. Процессы тепломассообмена и гидродинамики, протекающие при развитии аварии, характеризуются сильной нестационарностью, вызванной резкими изменениями во времени градиентов температуры, плотности, а также интенсивности поступления газа в атмосферу [1]. К тому же существенное влияние на картину распределения токсичных или взрывоопасных газов могут оказывать сложный рельеф местности и наличие препятствий в виде промышленных зданий, сооружений и элементов оборудования.

Существующие в настоящее время стандартные методики для оценки зон распространения опасных веществ обладают рядом ограничений. Прежде всего, это касается учета рельефа местности и промышленной застройки. Основу данных методик составляют полуэмпирические и полуаналитические модели, значительно упрощающие реальную физику процессов, поэтому создание методики, которая бы позволяла учитывать все значимые факторы и явления окружающей среды, является актуальной проблемой.

В данной работе рассматриваются основные вопросы моделирования стадий образования и распространения опасных паровоздушных облаков, плотность которых превышает плотность воздуха, так называемых тяжелых газов. Тяжелые газы представляют наибольшую опасность для природы и человека, поскольку распространяются вдоль поверхности земли. Примеры аварий с тяжелыми газами, повлекшими за собой тяжелые последствия:

• авария 01.06.74 в Фликсборо (Англия). В результате утечки циклогексана произошел взрыв. Погибло 28 человек, 36 человек, находившихся на территории предприятия, и еще 53 человека вне ее получили ранения [2];

• авария 10.07.76 в Севезо (Италия) в результате которой территория площадью более 18 км оказалась зараженной диоксином. Пострадали более 1000 человек, отмечалась массовая гибель животных. Ликвидация последствий аварий продолжалась более года [2];

• авария 03.12.84 г. в Бхопале (Индия). В резервуаре №610, содержащем 41 т метилизоцианата (МИЦ), началась неуправляемая экзотермическая реакция МИЦ с водой, которая привела к быстрому повышению температуры и давления в аппарате. Сработал предохранительный клапан. В течение 90 минут все содержимое резервуара поступило в атмосферу. Площадь зоны поражения составила около 50 км2. Пострадало 200 тыс. человек, число погибших - 2 тыс. человек [2, 3];

• авария 03.06.89 г. под Уфой (Башкирия, СССР). При разрыве трубопровода вытекло несколько тысяч тонн пропан-бутановой смеси, зона поражения составила 2,5 км2. В результате взрыва газа от искры при прохождении двух встречных поездов пострадали 623 человека, погибло 575 человек [4].

Эти опасные процессы требуют для своего описания подробного исследования механизмов их протекания и разработки специальных моделей.

В настоящее время сложились три основных подхода для количественного описания процесса рассеяния выброса газообразных веществ в атмосфере [5]:

• гауссовские модели рассеяния, иногда называемые дисперсионными [6,

7];

• модели рассеяния, базирующиеся на интегральных законах сохранения либо в облаке в целом (залповый выброс), либо в поперечном сечении облака (продолжительный выброс) [5, 8-13]

• модели, построенные на численном решении системы уравнений сохранения в их оригинальном виде, именуемые часто моделями или методами прямого численного моделирования [14-25].

Широко используемые при оценке последствий аварий гауссовские модели имеют ряд недостатков. Данные модели учитывают только два процесса, происходящие с выбросом в атмосфере: перемещение в поле ветра и рассеяние за счет атмосферной турбулентности [5]. Таким образом, гауссовские модели не позволяют учитывать влияние на процесс распространения опасных веществ гравитационных течений, возникающих за счет разности плотностей выброшенного газа и окружающего воздуха, и малопригодны для описания рассеяния газов в условиях сложного рельефа местности или промышленной застройки. В методике ТОКСИ [26], основанной на гауссовской модели и имеющей нормативный характер, отсутствует также анализ особенностей нестационарного поля концентраций, порождаемого при аварийных выбросах опасных веществ [27].

Для учета процессов гравитационного растекания и влияния плотности на смешение разработаны интегральные модели [9-5], основанные на принципах подвода воздуха к облаку заданной конфигурации. Данные модели учитывают вовлечение воздуха на боковой и верхней поверхностях облака путем введения эмпирических соотношений. Как и все эмпирические модели интегральные модели обладают рядом ограничений. Прежде всего, это касается учета рельефа местности и наличия застройки. Разновидность интегральной модели составляет основу готовящейся к выпуску методики «ТОКСИ-3».

В методике ОНД-86 [28], основанной на аналитическом решении уравнения атмосферной диффузии, учет сложной топографии местности осуществляется за счет введения поправочных коэффициентов, что значительно упрощает реальную физику процесса. К тому же данная методика не позволяет проводить расчет распространения залповых выбросов.

Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте (РД 52.04.253 - 90) [29] основана на малообоснованных эмпирических соотношениях.

Существует еще целый ряд факторов, обуславливающих последствия аварийного выброса, в частности, возможность появления аэрозолей в выбросе и последующее их распространение, поведение пролива при фазовых переходах. Процесс перехода вещества из жидкости в газовую фазу и перенос вещества в газовой фазе - связанные процессы, влияющие друг на друга.

Таким образом, достоверное описание динамики аварий посредством упрощенных полуаналитических и полуэмпирических моделей весьма проблематично, так как характер атмосферной турбулентности и поле скорости в области источника выброса определяется множеством факторов. Проведение натурных экспериментов для исследования, сопутствующих аварии, физических процессов связано с рядом технических и экономических трудностей. Наиболее эффективным методом такого прогноза является численное моделирование, основанное на построении вычислительных сеток и решении полной системы уравнений газодинамики.

В данной работе предлагаются математические модели и численные алгоритмы, позволяющие с помощью численных экспериментов воспроизводить различные аварийные ситуации, сопровождающиеся выбросом взрывоопасного или токсичного газа, и исследовать динамику аварии. Преимущество предлагаемого метода заключается в использовании трехмерных нестационарных уравнений гидродинамики и тепломассообмена, позволяющих учитывать все многообразие факторов окружающей среды вследствие привлечения минимума гипотез и эмпирической информации.

Целью диссертационной работы является:

1. разработка методики расчета образования и распространения облаков тяжелых газов при авариях на объектах химической и нефтехимической промышленности, позволяющей учитывать влияние рельефа местности, застройки, сооружений и технологического оборудования;

2. выявление закономерностей поведения тяжелых газов при наличии перепада высот и препятствий.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Построить математическую модель распространения тяжелых газов в условиях сложного рельефа местности и промышленной застройки.

2. Разработать и реализовать модели кипения сжиженных газов и испарения многокомпонентных жидкостей в естественных условиях, в том числе и в случае возмущающего воздействия зданий, сооружений и технологического оборудования.

3. Провести численные эксперименты по распространению тяжелых газов при наличии различного рода особенностей рельефа местности и препятствий.

Методом решения поставленных задач явилось математическое моделирование с численной реализацией моделей на ЭВМ при помощи вычислительного комплекса FLUENT. Проверка адекватности различных моделей осуществлялась путем сопоставления результатов расчета с опубликованными в открытой печати данными натурных экспериментов.

Научная новизна работы.

1. Обоснован выбор математической модели для описания распространения облаков тяжелых газов с учетом топографических особенностей местности и наличия промышленной застройки. Показано, что размеры и динамика распространения облаков в рассматриваемых условиях существенно отличаются от прогнозируемых с использованием нормативных методик.

2. Разработана и реализована вычислительная процедура учета нестационарности процесса испарения сжиженных газов в задаче эволюции токсичного облака тяжелого газа.

3. Построена модель для определения интенсивности испарения с поверхности аварийного разлития многокомпонентной жидкости, учитывающая динамику турбулентного стратифицированного потока и изменение состава жидкой фазы.

4. Проведенный комплекс исследований, имитирующих аварийный выброс газов, позволил установить, что при низкой скорости ветра на характер распространения тяжелых газов в условиях застройки турбулентность атмосферного воздуха не оказывает определяющего влияния. Следовательно, выбор модели турбулентности не сильно сказывается на результатах расчета.

Достоверность полученных выводов обусловлена использованием современных методов и средств математического моделирования, основанных на фундаментальных уравнениях сохранения, а также удовлетворительным согласованием расчетных результатов с экспериментальными данными.

Практическая значимость работы состоит в том, что предлагаемый комплекс моделей может использоваться для получения количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов при составлении декларации промышленной безопасности, паспортов безопасности, разработке мероприятий по защите персонала и населения, планов локализации и ликвидации последствий аварийных ситуаций, при проектировании химически опасных объектов, при обосновании выбора места расположения операторной и защищенных пунктов управления.

Методика и программная система использовались при разработке планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций для склада готовой продукции ОАО «Татнефтегазпереработка», парка хранения аммиака и цеха гидроочистки средних дистиллятов ОАО «Нижнекамскнефтехим», при анализе риска объектов нефтяных месторождений, при разработке паспортов промышленной безопасности для хлораторных ОАО «Альметьевск-Водоканал».

Ряд положений диссертации могут быть использованы при дальнейшем развитии методического аппарата оценки риска аварий на промышленных объектах.

Диссертационная работа состоит из 6 глав, заключения и приложения, изложена на 227 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 17 таблиц. Библиографический список использованной литературы содержит 135 наименований.

6.4 Выводы по главе 6

1. Выполнено моделирование аварии с учетом комплексного влияния на ее развитие силы тяжести, наличия оборудования, сооружений, изменения состава жидкой фазы и нестационарности процесса испарения, обусловленной изменением аэродинамической картины течения над источником. Результаты практического применения моделей для прогнозирования зон токсического поражения в случае аварийного пролива бензина на складе готовой продукции ОАО «Татнефтегазпереработка» показали, что учет вышеперечисленных факторов позволяет получить более низкие значения показателей токсического поражения (глубина и площадь зоны заражения), чем при решении задачи в упрощенной постановке.

2. Выполнена оценка зоны токсического поражения в случае аварийного выброса жидкого аммиака на территории парка хранения аммиака ОАО «Нижнекамскнефтехим» с учетом реальной промышленной застройки, наличия в паровоздушной смеси капель жидкой фазы и различных направлений ветра. Установлено, что при наличии капель смесь аммиака с воздухом ведет себя как тяжелый газ, а размеры зон поражения и характер распределения токсичного газа определяются, главным образом, закономерностями распространения холодного первичного аэрозольного облака, формирующегося в начальный момент в результате мгновенного вскипания и диспергирования выброшенного сжиженного газа. Расчетные поля токсодоз имеют сложную форму вследствие влияния застройки, что должно учитываться при разработке мероприятий по обеспечению безопасности персонала.

3. Анализ полученных результатов показал, что наличие препятствий в виде зданий, сооружений и элементов оборудования может оказывать существенное влияние на конфигурацию и протяженность зон распространения опасных веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана методика, позволяющая прогнозировать распространение опасных веществ при аварийных выбросах в условиях сложного рельефа местности или промышленной застройки на основе численного моделирования гидродинамических и тепломассообменных процессов, протекающих при развитии аварии. Построенные модели описывают такие процессы как: поступление опасных веществ в атмосферу при кипении однокомпонентного сжиженного газа при его аварийном разлитии; испарение с поверхности аварийного пролива многокомпонентной жидкости; распространение тяжелых паровоздушных облаков в приземном слое атмосферы.

2. Проведена серия численных экспериментов по рассеянию тяжелого газа при наличии перепада высот и препятствий. Установлено, что при расположении источника выброса продолжительного действия на наклонной подстилающей поверхности и слабом ветре, направленном вверх по склону, тяжелый газ распространяется в направлении против ветра на значительные расстояния. Установлено, что рециркуляционные течения, возникающие при обтекании зданий, и турбулентные напряжения оказывают незначительное влияние на картину распределения концентраций в условиях застройки при низкой скорости ветра

3. Выполнено моделирование аварии с учетом комплексного влияния на ее развитие силы тяжести, наличия оборудования, сооружений, изменения состава жидкой фазы и нестационарности процесса испарения, обусловленной изменением аэродинамической картины течения над источником. Результаты практического применения моделей для прогнозирования зон токсического поражения в случае аварийного пролива бензина на складе готовой продукции ОАО «Татнефтегазпереработка» показали, что учет вышеперечисленных факторов позволяет получить более низкие значения показателей токсического поражения (глубина и площадь зоны заражения), чем при решении задачи в упрощенной постановке.

4. С помощью разработанной методики проведена оценка опасной скорости ветра на примере аварии, связанной с разрушением железнодорожной цистерны с жидким хлором. Установлено, что площадь зоны смертельных токсодоз максимальна при скорости ветра 1 м/с, тогда как площадь зоны, ограниченной изолинией пороговых значений токсодозы, имеет максимальное значение при скорости ветра 4 м/с.

5. Выполнена оценка зоны токсического поражения в случае аварийного выброса жидкого аммиака на территории парка хранения аммиака ОАО «Нижнекамскнефтехим» с учетом реальной промышленной застройки, наличия в паровоздушной смеси капель жидкой фазы и различных направлений ветра. Установлено, что при наличии капель смесь аммиака с воздухом ведет себя как тяжелый газ, а размеры зон поражения и характер распределения токсичного газа определяются, главным образом, закономерностями распространения холодного первичного аэрозольного облака, формирующегося в начальный момент в результате мгновенного вскипания и диспергирования выброшенного сжиженного газа. Расчетные поля токсодоз имеют сложную форму вследствие влияния застройки, что должно учитываться при разработке мероприятий по обеспечению безопасности персонала.

6. В результате проведенных численных экспериментов установлено, что корректное определение последствий аварий и разработка организационно-технических мероприятий по снижению их последствий возможно только при детальном моделировании процессов образования и рассеивания опасных веществ с учетом всех основных факторов и явлений окружающей среды.

1. Едигаров А. С. Исследование рассеивания тяжелого газа при залповом выбросе // Российский химический журнал. 1995. - т. 39. - №2. - с. 101-105.

2. Маршалл В. Основные опасности химических производств. М.: Мир, 1989.-671 с.

3. Sharan М. Bhopal gas leak: a numerical simulation of episodic dispersion/ // Atmospheric Environment. 1995. - v. 29. - № 16. - pp. 2061-2074.

4. Бесчастнов M.B. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М., Химия, 1991.-432 с.

5. Методика расчета распространения аварийных выбросов, основанная на модели рассеяния тяжелого газа / Шаталов А.А., Лисанов М.В., Печеркин А.С. и др. // Безопасность труда в промышленности. 2004. -№9. - с. 46-52.

6. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник. В 2 ч. / Под. ред. С. Калверта и Г. Инглумда. М.: Металлургия, 1988. - ч. 2 -712 с.

7. Сравнение моделей распространения загрязнений в атмосфере / Белов И.В. Белов, М.С. Беспалов, Л.В. Клочкова, Н.К. Павлова, Д.В. Сузан, В.Ф. Тишкин // Математическое моделирование. 1999. - т.11. - №8 - с. 5264.

8. Моделирование распространения паровоздушного облака тяжелого газа при его мгновенном выбросе и непрерывном истечении / Шевчук А.П., Шебеко Ю.Н., Гуринович Л.В, Смолин И.М. // Химическая промышленность. 1992. - №10. - с. 54-57.

9. Crabol В., Roux A., Lhomme V. Interpretation of the Thorney Island Phase I trials with the BOX model CIGALE2 // Journal of Hazardous Materials. -1987.-v.16.-pp. 201-214

10. Spicer Т. О., Havens J. A. Field test validation of the DEGADIS model // Journal of Hazardous Materials. 1987. - v.16. - pp. 231-245.

11. Puttock J. S. Comparison of Thorney Island data with predictions of HEGABOX/HEGADAS //Journal of Hazardous Materials. 1987. - v. 16. - pp. 439-455.

12. Mohan M., Panwar T.S, Singh M.P. Development of dense gas dispersion model for emergency preparedness // Atmospheric Environment. -1995. v. 29. - №.16. - pp. 2075-2087.

13. Deaves D. M. 3-dimensionaI model predictions for the upwind building trial of Thorney Island Phase II // Journal of Hazardous Materials. 1985. - v. 11. — pp. 341-346.

14. Jacobsen 0., Magnussen B.F. 3-D numerical simulation of heavy gas dispersion // Journal of Hazardous Materials. 1987. - v.16. - pp. 215-230.

15. Chan S.T., Ermak D.L., Morris L. K. FEM3 model simulations of selected Thorney Island Phase I trials // Journal of Hazardous Materials. 1987. -v.16.-pp. 267-292.

16. Едигаров A.C. Численный расчет турбулентного течения холодного тяжелого газа в атмосфере // Журнал вычислительной математики и математической физики, 1991. - т. 31. -№9.-с. 1369-1380.

17. Едигаров А. С. Численное моделирование аварий на хранилище сжиженного нефтяного газа высокого давления // Математическое моделирование. 1995. - т. 7. - №4. - с. 3-18.

18. Иванов А.В., Мастрюков Б.С. О достоверности использования вычислительного комплекса PHOENICS в расчетах рассеяния вещеста ввозмущенном потоке // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1999. -№11. -с. 64-68.

19. Иванов А.В. Разработка методических основ оценки последствий химических промышленных аварий (на примере металлургического комбината): Дис. . канд. техн. наук.-М.: МИСиС.- 1999.-283с.

20. Perdikaris G.A. Numerical simulation of the three-dimensional micro-scale dispersion of air-pollutants in regions with complex topography // Heat and Mass Transfer. 2001. - v.37. - pp.583-591.

21. Селезнев B.E., Клишин Г.С, Алешин В.В. Математический анализ газовой опасности при выбросах природного газа// Инженерная экология. -2000.-№5 -с.29-36

22. Селезнев В. Е. Повышение безопасности и эффективности газопроводных систем ТЭК с использованием методов прямого численного моделирования: Дис. . д-ра техн. наук Саров: ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ», 2003.-303с.

23. Селезнев В. Е., Алешин В. В., Прялов С. Н. Основы численного моделирования магистральных трубопроводов / Под. ред. В. Е. Селезнева. -М.: КомКнига, 2005. -496с.

24. Исламхузин Д.Я. Образование и распространение паровоздушных облаков сжиженных углеводородных газов при техногенных авариях: Дис. канд. техн. наук. Казань, 2003. - 116с.

25. Количественная оценка риска химических аварий /Колодкин В.М., Мурин А.В., Петров А.К., Горский В.Г. / Под ред. Колодкина В.М. -Ижевск: Издательский дом «Удмуртский университет», 2001 228с.

26. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Госкомгидромет. Общесоюзный нормативный документ. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 94 с.

27. Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Руководящий документ РД 52.04.253-90. JL: Госкомгидромет, 1991.

28. Верификация методик для оценки последствий химических аварий / Губин С.А., Лыков С.М., Маклашова И.В. и др. // Химическая промышленность. 1999. - №10. - с. 58-66.

29. Воротилин В.П., Горбулин В.Д. Математическая модель испарения жидкости в объем ограниченного пространства// Химическая промышленность. 1993. - №3-4. - с. 136-140.

30. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. В 2 ч. -. М.: Наука, 1965. ч. 1. - 639 с.

31. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей/ под. ред. Н.Ф.М Ньюистадта и X. Ван Допа. JL: Гидрометеоиздат, 1985. - 352 с.

32. Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. JL: Гидрометеоиздат, 1988. - 424 с.

33. Обухов А. М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 413 с.

34. Вызова H.JI. и др. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси/ H.JI. Вызова, Е.К. Гаргер, В.И.Иванов. JL: Гидрометеоиздат, 1991. - 277с.

35. Вызова H.JI., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1989. - 263 с.

36. Вызова Н.Л., Клепикова Н.В., Троянова Н.И. Модель пограничного слоя атмосферы при нейтральной и устойчивой стратификации // Метеорология и гидрология, 1999. №12.- с.29-38.

37. Вызова H.JI., Вяльцева Э. Е. О профилях температуры и скорости ветра в устойчивом пограничном слое атмосферы // Труды ИЭМ. 1987. -вып. 41 (126).-с. 105-113.

38. Вызова Н. JI., Вяльцева Э. Е. Пограничный и приземный слой атмосферы в условиях сильной устойчивости // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. - т.24. - №2. - с. 144-151.

39. Гаряев А.Б. Распространение опасных веществ при промышленных авариях. М.: Издательство МЭИ, 1998. - 31 с.

40. Britter R. Е. Atmospheric dispersion of dense gases // Annual Review of Fluid Mechanics. 1989. - v. 21. - pp. 317-344.

41. Берлянд M.E. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.

42. Genikhovich E.L. Comparison of United States and Russian complex terrain diffusion models developed for regulatory applications // Atmospheric Environment. 1995. - v.29. - №17. - pp. 2375-2385.

43. Ermak D.L., Rodean H.C., Lange R. and Chan S.T. DRAFT A survey of denser than air atmospheric dispersion models. Lawrence Livermore National Laboratory, July, 1987.

44. Blackmore D.R., Herman M.N., Woodward J.L. Heavy gas dispersion models // Journal of Hazardous Materials. 1982. - v.6 - pp. 107-128.

45. Chan S. Т., Ermak D. L. Recent results in simulating LNG vapor dispersion over variable terrain // IUTAM Symposium on atmospheric dispersion heavy gases and small particles, Delft University of Technology, The Netherlands, September, 1983. pp. 105-114.

46. Кузьмин P.H., Кулешов A.A., Савенкова Н.П., Филиппова С.В. Моделирование аварий на промышленном объекте с истечением тяжелых газов и жидкостей // Математическое моделирование. 1998. - т. 10. - №8. -с. 33-42.

47. Филиппова С.В. Математическое моделирование растекания тяжелого газа и жидкости по орографически неоднородной поверхности // Дисс. ученой степени канд. ф.-м. наук. Москва, 1998.

48. Кулешов А.А. Математическое моделирование в задачах промышленной безопасности и экологии // Информационные технологии и вычислительные системы, 2003. №4. - с. 57-70.

49. Транспортная модель распространения газообразных примесей в атмосфере города/ Белов И.В., Беспалов М.С., Клочкова JI.B., Кулешов А.А и др.// Математическое моделирование. 2000. - т. 12 - №11. - с. 38-46.

50. Koopman R. P., Ermak D. L., Chan S. Т. A review of recent field tests and mathematical modelling of atmospheric dispersion of large spills of denser-than-air gases // Atmospheric Environment. 1989. - v. 23. - № 4. - pp. 731-745.

51. Gopalakrishnan S.G., Sharan M.A. A lagrangian particle model for marginally heavy gas dispersion // Atmospheric Environment. 1999. - v. 3. - №2. -pp. 281-289.

52. Robert L. Lee, Erik Naslund. Lagrangian stochastic particle model simulations of turbulent dispersion around buildings // Atmospheric Environment. 1998. - v. 32. - №. 4. - pp. 665-672.

53. Leuzzi G., Monti P. Particle trajectory simulation of dispersion around a building // Atmospheric Environment. 1998. - v.32. - №.2. - pp.203-214.

54. Davies M. E., Singh S. The Phase II Trials: A data set the effect of obstructions//Journal ofHazardous Materials. 1985. - v.ll. -pp.301-323.

55. Plume dispersion through large groups of obstacles a field investigation / Davidson M.J., Mylne K.R., Jones C.D., Phillips J.C., Perkins R.J., Fung J.C.H., Hunt J.C.R. // Atmospheric Environment. -1995. - v. 29. - № 22. -pp. 3245-3256.

56. Wind tunnel simulations of plume dispersion through groups of obstacles / Davidson M.J., Snyder W.H., Lawson R.E. and Hunt J.C.R. // Atmospheric Environment. 1996. - v. 30. - №22. - pp. 3715-3731.

57. Macdonald R.W., Griffiths R.F. and Hall D.J. A comparison of results from scaled field and wind tunnel modelling dispersion in arrays of obstacles // Atmospheric Environment. 1998. - v. 32. - №. 22. - pp. 3845-3862.

58. Mavroidis I., Grifiths R.F., Hall D.J. Field and wind tunnel investigations of plume dispersion around single surface obstacles // Atmospheric Environment.-2003. v. 37. - pp. 2903-2918.

59. Snyder W.H. Wind-tunnel study of entrainment in two-dimensional dense-gas plumes at the EPA's fluid modelling facility // Atmospheric Environment. -2001. vol.35, -pp.2285-2304.

60. A wind tunnel study of dense gas dispersion in a neutral boundary layer over a rough surface / Robins, A., Castro, I., Hayden, P. Steggel, N., Contini, D., Heist, D., Taylor, T.J. // Atmospheric Environment. 2001. - v. 35. - pp. 2243-2252.

61. A wind tunnel study of dense gas dispersion in a stable boundary layer over a rough surface / Robins, A., Castro, I., Hayden, P. Steggel, N., Contini, D., Heist, D., Taylor, T.J. // Atmospheric Environment. 2001. - v. 35. - pp. 22532263.

62. Picknett R.G. Dispersion of dense gas puffs released in the atmosphere at ground level//Atmospheric Environment. 1981. - v. 15. -pp.509-525.

63. Методы расчета турбулентных течений: Пер. с англ. / Под. ред В. Кольмана. М.:Мир, 1984. - 463с.

64. Белов И.А., Кудрявцев Н.А. Теплоотдача и сопротивление пакетов труб. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 223с.

65. Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. - 292с.

66. Versteeg Н.К., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method. Longman, 1995. - p. 257.

67. Берд P., Стьюарт В., Лайтфут E. Явления переноса. М.: Химия, 1974.-688с.

68. Fluent Inc. Fluent 6.1. User's Guide, Lebanon, 2003.

69. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, Inc., 1994.-p. 455.

70. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб/ Быстров Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев Н.А., Леонтьев А.И. СПб.: Судостроение, 2005. - 392с.

71. Ковалец И.В., Мадерич B.C. Математическое моделирование распространения тяжелого холодного газа в атмосферном пограничном слое // Труды Международной конференции RDAMM-2001. 2001. - т.6. - ч. 2. -с. 197-207.

72. Sini J.-F., Anquetin S., Mestayer P.G. Pollutant dispersion and thermal effects in urban street canyons // Atmospheric Environment. 1995. - v. 30. -№15.-pp. 2659-2677.

73. Kim D.-H., Gautam M., Dinesh G. On the prediction of concentration variations in a dispersing heavy-duty truck exhaust plume using k-e turbulence closure // Atmospheric Environment. 2001. - v.35 - pp. 5267-5275.

74. Validation of a two-dimensional pollutant dispersion model in an isolated street canyon / Chan T.L., Dong G., Leung C.W., Cheung C.S., Hung W.T. // Atmospheric Environment. 2002. - v.36- pp. 861-872.

75. Crowther J.M., Hassan A.G.A.A. Three-dimensional numerical simulation of air pollutant dispersion in street canyons // Water, Air and Soil pollution: Focus. 2002. - v.2. - 2002. - pp. 279-295.

76. Walton A., Cheng A.Y.S, Yeung W.C. Large-eddy simulation of pollution dispersion in an urban street canyon Part I: comparison with field data // Atmospheric Environment. -2002. - v.36. - pp. 3601-3613.

77. Walton A., Cheng A.Y.S. Large-eddy simulation of pollution dispersion in an urban street canyon Part II: idealized canyon simulation // Atmospheric Environment. - 2002. - v.36. - pp. 3615-3627.

78. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 320с.

79. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости.-М.: Энергоатомиздат, 1984. 150 с.

80. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. - 616 с.

81. Wesseling P. Principles of computational fluid dynamics. Springer, 2001.- p.644.

82. Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. -Springer, 2002.-p. 423.

83. Jasak H. Error analysis and estimation for the Finite Volume Method with Applications to fluid flows. Imperial College of Science, Technology and Medicine, 1996.-p. 394

84. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2-х т. -М.: Мир, 1991.

85. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1977. - 349 с.

86. Норри Д., Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.-304 с.

87. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы.- М.: Наука, 1981. -416с.

88. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация / Перевод с англ. Б. И. Квасова, под. ред. Н.С. Бахвалова. М.: Мир, 1986. -318 с.

89. Smith I.M., Griffiths D.V. Programming the Finite Element Method. -John Wiley & Sons, 1988. p. 469.

90. Donea J., Huerta A. Finite Element Methods for flow problems. -Wiley, 2003.-p. 350

91. Hutton D.V. Fundamentals of finite element analysys. Mc Graw-Hill, 2004. - p. 494.

92. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971.552 с.

93. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. - 520с.

94. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. -М.: Высшая школа, 1982. 392 с.

95. Бояршинов М.Г. Оценка загрязнения атмосферного воздуха при технологических испытаниях ракетного двигателя // Инженерная экология. -2000. №2. - с.29-40.

96. Григорьев Ю.Н., Вшивков В.А. Численные методы «частицы-в-ячейках». Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. -184 с.

97. Rhie С.М., Chow W.L. Numerical study of the turbulent flow past an airfoil with trailing edge separation // AIAA Journal. 1983. - v.21. - №11.

98. Wesseling P. An introduction to multigrid methods. John Wiley&Sons, 1991.-p. 284.

99. Chung T.J. Computational fluid dynamics. Cambridge University Press, 2002.-p. 1012.

100. Trottenberg U., Oosterlee C.W., Schuller A. Multigrid. Academic Press,2001.-p. 631.

101. Математическая модель испарения сжиженных углеводородных газов со свободной поверхности / Шебеко Ю.Н., Шевчук А.П., Смолин И.М., Колосков В.А. // Химическая промышленность. 1992. - №7. - с. 404-408.

102. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.:Наука, 1987. - 502с.

103. Воротилин В.П., Горбулин В.Д. Математическая модель процесса испарения сжиженного газа при его ваарийном разлитии на открытых пространствах // Химическая промышленность. 1992. - №6. - с. 42-47.

104. Сафонов B.C., Одишария Г.Э., Швыряев А.А. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности М.: НУМЦ Минприроды России , 1996.-208 с.

105. Сафонов B.C., Едигаров А.С. Анализ особенностей и расчет интенсивности испарения сжиженного природного газа при его аварийных разливах по поверхности грунта. / Сборник научных трудов «Вопросы транспорта и газа». -М.: ВНИИГАЗ, 1985. с. 135-149.

106. Справочник по теплообменникам: В 2т. / Пер с английского, под. ред. Б.С. Петухова, B.C. Шикова. -М.: Энергоатомиздат, 1987. т. 1.

107. Тонг JI. Теплоотдача при кипении и двухфазное течение. М.: Мир, 1968.-344 с.

108. Кутателадзе С.С., Накоряков В.Е. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск: Наука, 1984. - 301 с.

109. Моделирование пожаров и взрывов / Под. ред. Н.Н. Брушлинского и А.Я. Корольченко. М.: Пожнаука, 2000. - 492с.

110. Бурков А.И., Возженников О.И. Моделирование поступления опасных химических веществ в атмосферу при испарении с подстилающей поверхности, загрязненной в результате их разлива // Метеорология и гидрология. 2005. - №2. - с. 85-94.

111. Горение и течение в агрегатных энергоустановках: моделирование, энергетика, экология / Крюков В. Г., Наумов В.И., Демин А. В., Абдуллин А. Л., Тримос Т. В. М.: «Янус-К», 1997. - 304 с.

112. Холпанов Л. П., Шкадов В. Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела. М.: Наука, 1990. - 271 с.

113. Архипов В.А., Березиков А.П., Козлов Е.А. и др. Моделирование распространения аэрозольного облака при выбросе жидких ракетных топлив в атмосферу // Оптика атмосферы и океана. 2004. - т. 17. - №5-6. - с. 488493.

114. Goldwire H.C., McRae T.G., Jonson G.W. et al. // Desert Tortoise Series data report: 1983 pressurised ammonia spills, UCID-20562, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, 1985.

115. Blewits D.N., Yohn J.F., and Ermak D.R. // Proc. Int. Conf. on Vapor Cloud Dispersion. New York: AIChE. 1987. - p.56.

116. ЯкушС.Е. Гидродинамика и горение газовых и двухфазных выбросов в открытой атмосфере. Дис.д-ра физ.-мат наук. М.: ИПМех РАН, 2000. 336 с.

117. Теверовский Е.Н., Дмитриев Е.С. Перенос аэрозольных частиц турбулентными потоками. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 160с.

118. Цыкало АЛ., Стрижевский И.И., Багмет А.Д. Испарение и рассеивание аммиака при его разливах и утечках. Серия «Азотная промышленность». М., НИИТЭХИМ, 1982. - 50 с

119. McQuaid J. Objectives and design of the Phase I heavy gas dispersion trials // Journal of Hazardous Materials. 1985. - v. 11. - pp. 1-33.

120. McQuaid J. Large Scale Experiments on the dispersion of heavy gas clouds // IUTAM Symposium on atmospheric dispersion heavy gases and small particles, Delft University of Technology, The Netherlands, September, 1983. pp. 105-114.

121. Koopman R.P., Cederwall R.T., Ermak D.L. et al. Analysis of Burro series 40-m LNG spill experiments // Journal of Hazardous Materials. 1982. -v.6. — p. 43-83.

122. Puttock J.S., Blackmore D.R., Colenbrander G.W. Field experiments on dense gas dispersion // Journal of Hazardous Materials. 1982. - v.6 - pp. 1341.

123. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия. - 1978. - 480с.

124. Лисанов М.В., Пчельников А.В., Сумской С.И. Моделирование рассеяния выбросов опасных веществ в атмосфере // Российский химический журнал. 2005. - t.XLIX. - №4.

125. Davies М.Е., Singh S. Thorney Island: Its geography and meteorology //Journal of Hazardous Materials. 1985.-v.ll.-pp. 91-124.

126. Ermak D.L., Chan S.T., Morgan D.L., Morris L.K. A comparison of dense gas dispersion model simulations with Burro series LNG spill test results // Journal of Hazardous materials. 1982. - v.6. - pp. 129-160.

127. Sharan M., Yadav A. K., Singh M. P. Comparison of sigma schemes for estimation of air pollutant dispersion in low winds //Atmospheric environment. 1995. - v. 29. - №16. - pp. 2051-2059.

128. СНиП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы.132. ChemCad 5.1 Help.

129. Вредные вещества в промышленности. Справочник: в 3 т. / Под ред. Лазарева Н.В. Л.: Изд-во «Химия», 1976. - 2 т. - 624с.

130. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. ПБ 09-540-03. СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. - 112с

131. Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории. М., 1997.-51 с.