Uplatnění lokálního numerického modelování při řešení rozptylu suspendovaných částic v městském ovzduší

Uplatnění lokálního numerického modelování při řešení rozptylu suspendovaných částic v městském ovzduší Utilizing of small-scale numerical modeling for PM description in urban areas

presentation

Czech

Centra velkých měst představují oblasti s nejvýznamnějším zatížením suspendovanými částicemi, za jejichž hlavní zdroj je považována intenzivní silniční doprava. Pohyb automobilů je spojen s generací primárních částic, které jsou uvolňovány z automobilů při jízdě, a sekundárních částic, zvířených intenzívním prouděním vzduchu v těsném okolí projíždějícího automobilů. K vysokým koncentrací suspendovaných částic v blízkosti městských komunikací dále přispívá omezená výměna vzduchu, daná místními podmínkami proudění. Proudové pole je výrazně ovlivněno konfigurací budov, které často vytváří dlouhé uzavřené uliční kaňony. Nutnost použití modelování rozptylu suspendovaných částic vyplívá z potřeb plošného hodnocení koncentračního zatížení rozsáhlejších oblastí, zpětného dopočtu resuspenze jednotlivých komunikací, určování kritických oblastí z pohledu koncentrací suspendovaných částic, testování vlivu různých opatření, ocenění zatížení chodců a řidičů v jednotlivých prvcích městské zástavby. Modelování ve spojení s lokálním monitoringem umožňuje vytvářet reálná plošná koncentrační pole. Korektní modelování rozptylu suspendovaných částic v blízkosti městských komunikací vyžaduje co nejpečlivější zahrnutí geometrie oblasti a pohybujících se automobilů. Těmto podmínkám vyhovují modelové prostředky vyvinuté pro řešení inženýrských problémů fluidní mechaniky, umožňující řešení Eulerovským i Lagrangeovským přístupem. Základem řešení je numerickému řešení bilančních rovnic na použitých objemových elementech, ze kterých je vystavěn numerický model. Matematický popis vychází z uplatnění zákona zachování hmoty, hybnosti a energie v prostředí nestlačitelného turbulentního proudění. Množství použitých kontrolních objemů ovlivňuje přesnost a rychlost řešení. Z tohoto důvodu jsou nástroje numerické fluidní mechaniky využívány především pro detailní modelování lokálních oblastí. Počítačové modelování představuje důležitý nástroj při studiu rozptylu prachových částic z jejich zdrojů a hodnocení následků jejich působení. Jeho předností je možnost zviditelňovat děje, které jsou běžně zrakem nepostihnutelné. Vždy ale zůstává modelováním (napodobením) reality, a tuto skutečnost je nutné mít obezřetně na vědomí. Jen takový přístup umožní plně využít možností, které tento nástroj poskytuje, za současného vyvarování se "slepého" důvěřování v jeho bezchybnost. Praktické realizace byly provedeny za použití software StarCD vyvinutého firmou ADAPCO.

Centra velkých měst představují oblasti s nejvýznamnějším zatížením suspendovanými částicemi, za jejichž hlavní zdroj je považována intenzivní silniční doprava. Pohyb automobilů je spojen s generací primárních částic, které jsou uvolňovány z automobilů při jízdě, a sekundárních částic, zvířených intenzívním prouděním vzduchu v těsném okolí projíždějícího automobilů. K vysokým koncentrací suspendovaných částic v blízkosti městských komunikací dále přispívá omezená výměna vzduchu, daná místními podmínkami proudění. Proudové pole je výrazně ovlivněno konfigurací budov, které často vytváří dlouhé uzavřené uliční kaňony. Nutnost použití modelování rozptylu suspendovaných částic vyplívá z potřeb plošného hodnocení koncentračního zatížení rozsáhlejších oblastí, zpětného dopočtu resuspenze jednotlivých komunikací, určování kritických oblastí z pohledu koncentrací suspendovaných částic, testování vlivu různých opatření, ocenění zatížení chodců a řidičů v jednotlivých prvcích městské zástavby. Modelování ve spojení s lokálním monitoringem umožňuje vytvářet reálná plošná koncentrační pole. Korektní modelování rozptylu suspendovaných částic v blízkosti městských komunikací vyžaduje co nejpečlivější zahrnutí geometrie oblasti a pohybujících se automobilů. Těmto podmínkám vyhovují modelové prostředky vyvinuté pro řešení inženýrských problémů fluidní mechaniky, umožňující řešení Eulerovským i Lagrangeovským přístupem. Základem řešení je numerickému řešení bilančních rovnic na použitých objemových elementech, ze kterých je vystavěn numerický model. Matematický popis vychází z uplatnění zákona zachování hmoty, hybnosti a energie v prostředí nestlačitelného turbulentního proudění. Množství použitých kontrolních objemů ovlivňuje přesnost a rychlost řešení. Z tohoto důvodu jsou nástroje numerické fluidní mechaniky využívány především pro detailní modelování lokálních oblastí. Počítačové modelování představuje důležitý nástroj při studiu rozptylu prachových částic z jejich zdrojů a hodnocení následků jejich působení. Jeho předností je možnost zviditelňovat děje, které jsou běžně zrakem nepostihnutelné. Vždy ale zůstává modelováním (napodobením) reality, a tuto skutečnost je nutné mít obezřetně na vědomí. Jen takový přístup umožní plně využít možností, které tento nástroj poskytuje, za současného vyvarování se "slepého" důvěřování v jeho bezchybnost. Praktické realizace byly provedeny za použití software StarCD vyvinutého firmou ADAPCO.

particulate matter, dispersion

POSPÍŠIL, J.; JÍCHA, M.

3. 10. 2006

Praha: Státní zdravotní ústav

prachové částice, disperze

10

10

1