Анотація до роботи:

Лісняк В. М. Підвищення екологічної безпеки при аварійних викидах токсичних речовин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 21.06.01 – екологічна безпека. Національна академія природоохоронного та курортного будівництва. Сімферополь, 2007.

Аварії на виробництві, транспорті нерідко супроводжуються викидом в атмосферу значної кількості токсичних речовин. Захист атмосфери від забруднення при міграції токсичних речовин – одна з найважливіших задач, яка важко вирішується у області екологічної безпеки. Для підвищення ефективності захисних заходів необхідно уміти наперед визначати і науково обґрунтовувати розміщення технічних засобів, режим їх роботи залежно від конкретних метеоумов і інших факторів.

Розробити комплексну, науково обґрунтовану стратегію по захисту атмосфери від забруднення при техногенних аваріях можна тільки з використанням методу математичного моделювання.

У роботі представлене рішення важливої науково-технічної задачі у області екологічної безпеки - організація ефективного захисту атмосфери від забруднення при міграції в ній токсичних речовин шляхом забезпечення низки інженерно-технічних заходів, направлених на захист атмосфери від забруднення при міграції токсичних речовин, комплексом математичних моделей, що дозволяють системно, науково обґрунтовано і ефективно організувати ці заходи.

У роботі розроблені тривимірна і двовимірна чисельні моделі процесу нейтралізації хмари токсичного газу в атмосфері за рахунок подачі нейтралізуючого розчину від наземних установок або за допомогою повітряних засобів (вертоліт, літак); на базі моделі виконана серія обчислювальних експериментів за оцінкою ефективності даного технічного заходу. Створена тривимірна чисельна модель процесу відсмоктування забрудненого повітря від зони аварійного розливу токсичної речовини; проведений обчислювальний експеримент за оцінкою ефективності даного заходу на прикладі відсмоктування забрудненого повітря від зони розливу аміаку. Розроблена двовимірна чисельна модель процесу загазованості пасажирського вагону і прогнозу отруєння людей у вагоні при проходженні поїздом хмари токсичного газу; на базі побудованої моделі проведені параметричні дослідження. Побудовані тривимірна і двовимірна чисельні моделі процесу захисту атмосфери від забруднення шляхом створення вертикальних повітряних струменів (повітряної завіси) на шляху мігруючої хмари або шлейфу токсичного газу. Виконаний комплекс досліджень по моделюванню процесів захисту атмосфери на базі розроблених чисельних моделей.

За результатами дисертаційної роботи зроблені такі висновки:

1. У дисертації дано рішення важливої науково-прикладної задачі – підвищення ефективності технічних заходів спрямованих на підвищення екологічної безпеки при міграції токсичних речовин в атмосфері. В основу запропонованого і розробленого рішення покладено метод математичного моделювання процесу перенесення домішок на основі тривимірного і двовимірного диференційних рівнянь масопереносу забруднювачів в повітрі та оперативний обчислювальний експеримент, що враховує реальні параметри токсичної речовини, стан атмосфери і технічних засобів знешкодження токсичної речовини.

2. Розроблені ефективні тривимірні, двомірні чисельні моделі розрахунку процесів міграції токсичних речовин і нейтралізатора в атмосфері (враховуючі специфіку даного процесу) на основі неявних поперемінно–трикутних різницевих схем розв’язання диференційних рівнянь. Запропоновані моделі є науковим супроводом інженерно-технічних заходів для захисту атмосфери від забруднення при аварійних викидах токсичних речовин. Розроблені моделі можуть бути застосовані для розрахунку забруднення повітряного середовища, території і прогнозу токсичного ураження населення у разі аварій на автомобільному, залізничному транспорті, газоводах, промислових об'єктах.

3. Побудована математична модель процесу нейтралізації хмари токсичного газу, яка рухається в атмосфері за рахунок подачі нейтралізуючих розчинів від наземних установок (пожежні машини, що рухаються або стаціонарні пристрої). На основі цієї моделі вперше досліджені процеси знешкодження хмари токсичного газу (аміаку), розміри якої встановлюються об'ємами аварійного розливу з урахуванням ступеню випаровування, в умовах рівнинної місцевості і характерних параметрах стану атмосфери, що враховуються через певні значення коефіцієнтів турбулентної дифузії та профілю швидкості вітру.

4. На основі побудованої математичної моделі вперше вирішена задача про знешкодження хмари токсичного газу, мігруючого в атмосфері, шляхом подачі нейтралізатора від рухомого літального апарату (гелікоптер). Досліджена ефективність захисту атмосфери при різній стратегії організації ліквідування хмари, що передбачає певні траєкторії літального апарату залежно від швидкості і напрямку вітру, а також способи подавання нейтралізатора в хмару.

5. Побудована математична модель прогнозу токсичного ураження людей у вагоні потягу, що проходить через хмару токсичного газу, що рухається в атмосфері, з урахуванням певної траєкторії руху потягу відносно хмари, метеорологічних умов, розмірів та форми токсичної хмари, швидкості руху потягу, величини повітрообміну у вагоні.

6. Розроблена математична модель процесу захисту атмосфери від забруднення шляхом відсмоктування пари токсичної речовини від зони аварійного розливу. Досліджена ефективність відсмоктування токсичної пари при різному положенні забірників повітря вентиляторів. Проведені дослідження вказують на те, що відсмоктування парів токсичної речовини від зони розливу є не ефективним при великих зонах розливу та реальних метеоумовах.

7. Розроблені чисельні моделі процесу захисту атмосфери від забруднення шляхом створення повітряної завіси на шляху токсичної речовини, що рухається у вигляді хмари або шлейфа. Досліджений вплив параметрів висхідного струменю повітря на рівень захисту атмосфери та формування зони безпеки біля установок, що створюють струмінь при різноманітних метеорологічних умовах.

8. Створене спеціалізоване програмне забезпечення для проведення обчислювального експерименту на базі розроблених чисельних моделей.

9. На основі створеного спеціалізованого програмного забезпечення проведена серія обчислювальних експериментів за визначенням ефективності різних технічних заходів, направлених на захист атмосфери при міграції в ній токсичних речовин, що надійшли в атмосферу у випадку різноманітних аварій, зокрема розливів аміаку або залпових викидів токсичних речовин.

Публікації автора:

1. Антонов А. М., Беляев Н. Н., Лисняк В. М. Защита воздушной среды от загрязнения при миграции токсичных веществ // Матеріали одинадцятої міжнар. наук.-практ. конф. ім. ак. М. Кравчука, Київ, 18-20 травня 2006 року. – С.19.

2. Беляев Н. Н., Лисняк В. М. Защита атмосферы от загрязнения при аварийных выбросах и разливах токсичных веществ // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій: Зб. наук. пр. - Донецьк: Норд-Прес, 2004. – Вип. 8. - С.32-40.

3. Беляев Н. Н., Лисняк В. М. Ликвидация облака токсичного газа в атмосфере // Науково-практичний журнал “Новини науки Придніпров’я”. – Дніпропетровськ, 2005. - №6. – С. 7-12.

4. Беляев Н. Н., Лисняк В. М. Использование струйных установок для подавления облака токсичного газа // Пробл. та перспективи розвитку залізничного трансп.: Тези 66-ї міжнар. наук.-практ. конф., Дніпропетровськ, 11-12 травня 2006 року, с. 242-245.

5. Беляев Н. Н., Лисняк В. М., Лукашенко А. Н. Численное моделирование рассеивания загрязняющих веществ на промплощадках // Прикладні проблеми аерогідромеханіки та тепломасопереносу, Дніпропетровськ, 16-17 листопада 2006 року, с. 128-129.

6. Беляев Н. Н., Лисняк В. М., Полищук С. З. Нейтрализация токсичного облака в атмосфере // Матеріали наук. конф. “Математичні проблеми технічної механіки - 2006”, Дніпропетровськ, Дніпродзержинськ, 17-20 квітня 2006 року, с.197.

7. Беляев Н. Н., Полищук С. З., Лисняк В. М. Численные модели в задачах охраны окружающей среды // Системні технології. Регіональний Міжвузівський зб. наук. пр. – Дніпропетровськ, 2006. – Вип. 4 (45). – С.12-19.

8. Лисняк В. М. Применение воздушной завесы для защиты атмосферы от загрязнения при миграции облака токсичного газа // Матеріали третьої міжнар. молодіжної наук. конф. “Довкілля - XXI”, Дніпропетровськ, 5-6 жовтня 2006 року, с.25-26.

9. Лисняк В. М. Екологія на транспорті: Метод расчета процесса нейтрализации токсичного облака мигрирующего в атмосфере // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту. Механіка. – Д., 2006. – Вип.11. – С.24-28.

10. Беляев Н. Н., Лисняк В. М. Екологія на транспорті: Защита атмосферы от загрязнения путем применения воздушных восходящих струй // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту. Механіка. – Д., 2006. – Вип.12. – С.25-29.

11. Беляев Н. Н., Давыдов Р.В., Лисняк В. М., Рябцева Н.П. Численное моделирование загрязнения окружающей среды при аварийных утечках аммиака // Сборник научных трудов “Строительство, материаловедение, машиностроение”. – Днепропетровск, 2006. – Вып. 38. – С.155-161.

12. Беляев Н. Н., Лисняк В. М., Зыонг Н. С. Моделирование загрязнения р. Днепр при аварии на ж.д. мосту // Межрегиональные пробл. эколог. безопасности: Сб. тезисов докл. междунар. симп., Сумы - Санкт-Петербург, сентябрь 2003 г. - С. 82.

13. Беляев Н. Н., Оноприенко Д. М., Лисняк В. М. Модель прогнозу витрат трудових ресурсів у випадку техногенних аварій та терактів // “Стратегічна психологічна, соціально-психологічна реабілітація та альтернативні моделі розвитку суспільства: Програма та тези наук.-практ. конф., Миколаїв, жовтень 2005 року. - С.20.

14. Лисняк В. М. Защита населения от поражения при миграции токсичного облака // Безопасность жизнедеятельности в ХХI веке: Мат. 6-й междунар. конф., Днепропетровск, январь 2006. - С.35-36.

15. Лисняк В. М. Моделирование миграции токсичных веществ в атмосфере // Wyksztalcenie i nauka bez granic-2005: Materialy 2 Midzynarodowej naukowe-praktycznej konferencij. – T. 18. - Przemyl: Sp. Z o.o. “Nauka i studia”, 2005. - S. 31-33.

16. Никульникова В. В., Лисняк В. М., Бовсун С. В. Численное моделирование вентиляции помещения после аварийного выброса загрязняющего вещества // Безопасность жизнедеятельности в XXI веке: Материалы 5-го междунар. симп., Днепропетровск, январь 2005 года. - С. 57.

17. Беляев Н. Н., Гунько Е. Ю., Коптилая О. В., Лисняк В. М. Численное моделирование процеса загрязнения воздуха в салоне пассажирского вагона // Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. “Динаміка наукових досліджень”, Дніпропетровськ - Черкаси – Одеса, жовтень 2002 року. – Т. 17. - С.3.

18. Беляев Н. Н., Дуганов А. Г., Лисняк В. М. Аварии: Моделирование затекания токсичного газа в вагон // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту. Механіка. - Д., 2005. - Вип. 10. - С. 7-14.

19. Беляев Н. Н., Дуганов А. Г., Лисняк В. М. Прогнозирование качества воздушной среды в салоне вагона // Пробл. та перспективи розвитку транспорт. систем: техніка, технологія, економіка і управління: Тези доп. першої наук.-практ. конф., Київ, грудень 2003 року. – Ч. 1: Техніка, технологія. - С.181-182.

20. Беляев Н. Н., Кавун Г. М., Лисняк В. М. Защита атмосферы от загрязнения при чрезвычайных ситуациях // Пробл. природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів: Матеріали третьої Міжнар. науково-практ. конф., Дніпропетровськ, жовтень 2005 року. - С. 223-225.

21. Беляев Н. Н., Кавун Г. М., Лисняк В. М., Щербак Г. А. Защита населения от поражения токсичными газами при авариях на транспорте // Стратегия выживания. Адаптация и реабилитация населения Украины в условиях техногенных перегрузок: Материалы 6-й научно-практ. конф., Днепропетровск, май 2005 года. - С.34-38.

22. Беляев Н. Н., Коптилая О. В., Гунько Е. Ю., Лисняк В. М. Расчет риска отравления людей в вагоне, проходящем через облако аммиака // Безопасность жизнедеятельности в ХХI веке, 3-й Междунар. симп., Днепропетровск (Украина) - Хургада (Египет), январь 2003 г. - С.16.