Математическое моделирование аэродинамики идеализированных горных ущелий

Резюме

Актуальность работы. В горных территориях расположены хвостохранилища, в которых, часто открытым способом, содержатся «хвосты» – отходы деятельности горнодобывающих комбинатов, откуда в летнее время, при солнечном нагреве и заметном ветре в виде мелкой пыли хвосты попадают в атмосферу горных ущелий. Многофакторные течения воздуха и сложные закономерности аэродинамики горных ущелий обусловливают необходимость исследования каждого конкретного ущелья отдельно. Изучение горных ущелий идеализированной формы удобно использовать для подробного анализа атмосферных течений в практически важных прикладных задачах мониторинга аэродинамических характеристик и распространения ЗВ в реальных ущельях. Методы. При помощи математического моделирования рассматриваются трехмерные изотермические течения атмосферы в горном ущелье с идеализированной геометрической формой в виде прямоугольной каверны, ориентированной с юга на север. Целью исследования является изучение влияния отношения ширины горного ущелья к его высоте и сопоставление результатов модельных расчетов, полученных для Алагирского ущелья, РСО-Алания, РФ. Результаты. Показано, что при отношении ширины к его высоте большем трех горное ущелье относится к условно «широким». Анализ аэродинамических свойств Алагирского ущелья позволяет сделать вывод, что в точке нахождения Унальского хвостохранилища это ущелье соответствует широким ущельям. Такой вывод можно сделать из соответствия роз ветров этих ущелий и из приблизительного соответствия нестационарных режимов течения по направлениям внешнего ветра. Для идеализированных ущелий разной ширины показаны розы ветров, характерные профили скорости ветра в поперечном сечении ущелья, частоты и амплитуды возникающих осцилляций при разных направлениях внешнего ветра, а также распределения концентрации примеси от источника, расположенного на дне ущелья, как маркера режимов течения. Знание закономерностей течения воздуха в идеализированных горных ущельях позволяет проводить более глубокий анализ аэродинамических режимов и основных свойств рассеяния загрязняющих веществ в реальных горных ущельях, а также осуществлять реалистичные прогнозы на основе идеализированных моделей.