ЕЛДІ МЕКЕНДЕРДІҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ЖАҒДАЙЫН БОЛЖАУ МАҚСАТЫНДА ЖЕЛ АҒЫНЫН ЖӘНЕ ЛАСТАУШЫ ЗАТТАРДЫҢ ТАСЫМАЛДАНУЫН МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУ
https://doi.org/10.55452/1998-6688-2024-21-2-152-169
Аннотация
Бұл зерттеу көліктердің шығарындылары әсерінен Қазақстан, Алматы қаласында ластаушы заттардың турбулентті дисперсиясын талдауға бағытталған. Қоршаған ортаның және ғимараттың ластаушы заттардың, бұл жағдайда этиленнің концентрациясының дисперсиясына әсері зерттелді. Қаладағы бар көшені дәл сипаттау үшін үш өлшемді макет салынды. Турбулентті ауа ағыны мен концентрациясы қуыстағы конвекцияның математикалық моделі арқылы зерттелді және SST k-omega әдісімен шешілді. Жылдамдық-концентрация қатынасын шешу үшін SIMPLE алгоритмі қолданылды. Алынған нәтижелер мен белгілі сынақ деректерін салыстыру кезінде анықталған нәтижелердің ұқсастығы қолданылатын әдістер мен алгоритмдердің дұрыстығын көрсетті. Қорытындылай келе, ластаушы заттардың таралу нәтижелері әртүрлі биіктіктегі бөгет болған жағдайда талданды: 1м, 2м және 3м. Нәтижелер тосқауылдың болуы ластаушы заттардың сақталуына оң әсер ететінін көрсетеді. Сондай-ақ бұл кедергілердің биіктігі маңызды рөл атқарады, сондықтан жоспарлау және салу модельдеу нәтижелеріне және берілген аумақтың ерекшеліктеріне негізделуі керек. Бұл барлық жағдайлар үшін бір және бір уақыттағы концентрация мөлшерінің айтарлықтай айырмашылығымен дәлелденеді.
Авторлар туралы
Ә. НығметоваҚазақстан
магистрант
050000, Алматы қ.
А. Исахов
Қазақстан
профессор
050000, Алматы қ.
Әдебиет тізімі
1. https://www.iqair.com/ru/kazakhstan
2. Feng W. and Yuan H. (2022) The pain of breathing: how does haze pollution affect urban innovation, Environmental science and pollution research international, vol. 29(28), pp. 42664–42677. https://doi.org/10.1007/s11356-021-18279-4
3. Monitoring air pollution levels is key to adopting and implementing WHO's Global Air Quality Guidelines, https://www.who.int/news/item/10-10-2023-monitoring-air-pollution-levels-is-key-to-adopting-and-implementing-who-s-global-air-quality-guideline
4. Wang Y., Zhou Y., Zuo J. and Rameezdeen R. (2018) A Computational Fluid Dynamic (CFD) Simulation of PM10 Dispersion Caused by Rail Transit Construction Activity: A Real Urban Street Canyon Model. International journal of environmental research and public health, vol. 15(3), p. 482. https://doi.org/10.3390/ijerph15030482
5. Hasunuma H., Ishimaru Y., Yoda Y. and Shima M. (2014) Decline of ambient air pollution levels due to measures to control automobile emissions and effects on the prevalence of respiratory and allergic disorders among children in Japan, Environmental research, vol. 131, pp. 111–118. https://doi.org/10.1016/j.envres.2014.03.007
6. Yuan Chen, C.-Y. Cynthia Lin Lawell and Yunshi Wang (2020) The Chinese automobile industry and government policy, Research in Transportation Economics, 84, 100849. https://doi.org/10.1016/j.retrec.2020.100849
7. Parida S., Sahu K.C., Sahoo B.B., Pandey V.S., Thatoi D.N., Nayak N. and Nayak M.K. (2023) High performance supercapacitor electrodes from automobile soots: An effective approach to control environmental pollution, Inorganic Chemistry Communications, vol. 158, p.111671. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.111671
8. Issakhov A., Abylkassymova A. (2023) Numerical analysis of solid barrier heights and trees with porosity properties influence on the automobile's emission dispersion in the residential area, Ecological Modelling, vol. 484, p. 110395. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2023.110395
9. Badach J., Wojnowski W. and Gębicki J. (2023) Spatial aspects of urban air quality management: Estimating the impact of micro-scale urban form on pollution dispersion, Comput. Environ. Urban Syst., vol. 99, p. 101890. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2022.101890
10. Arnab Jana, Ahana Sarkar and Ronita Bardhan (2020) Analysing outdoor airflow and pollution as a parameter to assess the compatibility of mass-scale low-cost residential development, Land Use Policy, vol. 99, p. 105052. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2020.105052
11. Ze Liang, Jiao Huang, Yueyao Wang, Feili Wei, Shuyao Wu, Hong Jiang, Xuliang Zhang and Shuangcheng Li (2021) The mediating effect of air pollution in the impacts of urban form on nighttime urban heat island intensity, Sustainable Cities and Society, vol. 74, p. 102985. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102985
12. Zhenlan Gao, Raphaël Bresson, Yongfeng Qu, Maya Milliez, Cecile de Munck and Bertrand Carissimo. (2018) High resolution unsteady RANS simulation of wind, thermal effects and pollution dispersion for studying urban renewal scenarios in a neighborhood of Toulouse, Urban Climate, vol. 23, pp. 114–130. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2016.11.002
13. Zhengtong Li, Tingzhen Ming, Shurong Liu, Chong Peng, Renaud de Richter, Wei Li, Hao Zhang and Chih-Yung Wen. (2021) Review on pollutant dispersion in urban areas-part A: Effects of mechanical factors and urban morphology, Building and Environment, vol. 190, p. 107534. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107534
14. Shi J., Miao W., Si H. and Liu T. (2021) Urban Vitality Evaluation and Spatial Correlation Research: A Case Study from Shanghai, China. Land, vol. 10(11), p. 1195. https://doi.org/10.3390/land10111195
15. Zhengtong Li, Hao Zhang, Yu-Hsuan Juan, Yee-Ting Lee, Chih-Yung Wen and An-Shik Yang (2023) Effects of urban tree planting on thermal comfort and air quality in the street canyon in a subtropical climate, Sustainable Cities and Society, vol. 91, p. 104334. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.104334
16. Lu Zhang, Zhiqiang Zhang, Chaoyang Feng, Meirong Tian and Yanni Gao (2021) Impact of various vegetation configurations on traffic fine particle pollutants in a street canyon for different wind regimes, Science of The Total Environment, vol. 789, p. 147960. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147960
17. Qin H., Hong B., Jiang R., Yan S. and Zhou Y. (2019) The Effect of Vegetation Enhancement on Particulate Pollution Reduction: CFD Simulations in an Urban Park, Forests, vol. 10(5), p. 373. https://doi.org/10.3390/f10050373
18. Craig K.J., de Kock D.J. and Snyman J.A. (2001) Minimizing the effect of automotive pollution in urban geometry using mathematical optimization, Atmospheric Environment, vol. 35, pp. 579–587. https://doi.org/10.1016/S1352-2310(00)00307-1
19. Gergely Kristóf, Péter Füle (2017) Optimization of urban building patterns for pollution removal efficiency by assuming periodic dispersion, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 162, pp. 85–95. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2017.01.011.
20. Xavier Jurado, Nicolas Reiminger, José Vazquez and Cédric Wemmert (2021) On the minimal wind directions required to assess mean annual air pollution concentration based on CFD results, Sustainable Cities and Society, vol. 71, p. 102920. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102920.
21. Fusuo Xu, Zhi Gao and Jianshun Zhang (2022) Effects of roadside morphologies and moving vehicles on street canyon ventilation, Building and Environment, vol. 218, p. 109138. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109138.
22. Francisco Toja-Silva, Carla Pregel-Hoderlein and Jia Chen (2018) On the urban geometry generalization for CFD simulation of gas dispersion from chimneys: Comparison with Gaussian plume model, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 177, pp. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2018.04.003.
23. Xiangwen Fu, Junfeng Liu, George A. Ban-Weiss, Jiachen Zhang, Xin Huang, Bin Ouyang, Olalekan Popoola and Shu Tao. (2017) Effects of canyon geometry on the distribution of traffic-related air pollution in a large urban area: Implications of a multi-canyon air pollution dispersion model, Atmospheric Environment, vol. 165, pp. 111–121. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.06.031.
24. Li H., Chen W. and He W. (2015) Planning of Green Space Ecological Network in Urban Areas: An Example of Nanchang, China. International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 12(10), pp. 12889–12904. https://doi.org/10.3390/ijerph121012889
25. Jose-Luis Santiago, Riccardo Buccolieri, Esther Rivas, Hector Calvete-Sogo, Beatriz Sanchez, Alberto Martilli, Rocio Alonso, David Elustondo, Jesús M. Santamaría and Fernando Martin (2019) CFD modelling of vegetation barrier effects on the reduction of traffic-related pollutant concentration in an avenue of Pamplona, Spain, Sustainable Cities and Society, vol. 48, pp. 101559. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101559.
26. Ioannidis G., Li C., Tremper P., Riedel T and Ntziachristos L. (2024) Application of CFD Modelling for Pollutant Dispersion at an Urban Traffic Hotspot, Atmosphere, vol. 15(1), p.113. https://doi.org/10.3390/atmos15010113
27. Nguyen VT., Nguyen TC. and Nguyen J. (2019) Numerical Simulation of Turbulent Flow and Pollutant Dispersion in Urban Street Canyons. Atmosphere, 10, 683. https://doi.org/10.3390/atmos10110683
28. Shuo-Jun Mei, Zhiwen Luo, Fu-Yun Zhao and Han-Qing Wang (2019) Street canyon ventilation and airborne pollutant dispersion: 2-D versus 3-D CFD simulations, Sustainable Cities and Society, vol. 50, p. 101700. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101700
29. Tom Lauriks, Riccardo Longo, Donja Baetens, Marco Derudi, Alessandro Parente, Aurélie Bellemans, Jeroen van Beeck and Siegfried Denys (2021) Application of Improved CFD Modeling for Prediction and Mitigation of Traffic-Related Air Pollution Hotspots in a Realistic Urban Street, Atmospheric Environment, vol. 246, p. 118127. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.118127
30. Hideki Kikumoto, Ryozo Ooka (2018) Large-eddy simulation of pollutant dispersion in a cavity at fine grid resolutions, Building and Environment, vol. 127, pp. 127–137. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2017.11.005
Рецензия
Дәйектеу үшін:
Нығметова Ә., Исахов А. ЕЛДІ МЕКЕНДЕРДІҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ЖАҒДАЙЫН БОЛЖАУ МАҚСАТЫНДА ЖЕЛ АҒЫНЫН ЖӘНЕ ЛАСТАУШЫ ЗАТТАРДЫҢ ТАСЫМАЛДАНУЫН МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУ. Қазақстан-Британ техникалық университетінің хабаршысы. 2024;21(2):152-169. https://doi.org/10.55452/1998-6688-2024-21-2-152-169
For citation:
Nygmetova A., Issakhov A.A. MATHEMATICAL MODELING OF THE WIND FLOW AND THE TRANSFER OF POLLUTANTS IN ORDER TO PREDICT THE ENVIRONMENTAL SITUATION IN RESIDENTIAL AREAS. Herald of the Kazakh-British technical university. 2024;21(2):152-169. (In Russ.) https://doi.org/10.55452/1998-6688-2024-21-2-152-169