Труды КНЦ. Естественные и гуманитарные науки. – 2026. - № 2

For citation: Amosov P. V., Makarov D. V. Contribution of radiative heat influx to the dusting intensity of enrichment tailings // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2026. Vol. 5, No. 2. P. 25-33. doi:10.37614/2949-1185.2026.5.2.002 Введение и постановка задачи Используя неспециализированный программный продукт COMSOL1 для исследований процессов переноса мелкодисперсной пыли с объекта хранения хвостов обогащения в Мурманской области, сотрудники ИППЭС КНЦ РАН последовательно усложняли компьютерную модель аэротермодинамики атмосферы, постепенно приближая ее к более реалистичному описанию. В частности, результаты исследований на базе приближения несжимаемой жидкости в двух- и трехмерной постановке представлены в главе 3 коллективной монографии [Пыление хвостов..., 2023]. В журнальной публикации [Амосов, Бакланов, 2023] представлено описание аэротермодинамической модели атмосферы, в которой уравнения динамики в приближении несжимаемой жидкости дополнены уравнением переноса тепла и параметрами конвекции (плавучести) и фоновой стратификации. Кроме того, в ней подробно рассмотрены необходимые модификации в программной среде COMSOL, которые обеспечивают возможность выполнения исследований аэротермодинамики с учетом различных состояний атмосферы, однако без учета радиационных и фазовых притоков тепла. Подробное описание уравнений неразрывности, сохранения импульса и энергии, (k-е^модели турбулентности, а также принятых в расчетах начальных и граничных условий приведено в статье [Амосов, Бакланов, 2023]. В представляемой работе приведены результаты анализа численных экспериментов, выполненных на базе модернизированной аэротермодинамической модели атмосферы [Амосов, Бакланов, 2023]. Модель дополнена учетом радиационного притока тепла Rv в уравнении (13) указанной работы. Описание подхода по учету радиационного притока тепла на широтах Кольского полуострова (примерно 70° с. ш.) для условий безоблачной и облачной атмосферы приведено в публикациях [Амосов, 2025 a, б]. Напомним, что учет радиационного притока тепла основывается на аппроксимации расчетных данных глобальной климатической модели советских специалистов — Г. И. Марчука с коллегами [М атематическое., 1984]. Процесс пыления порой может продолжаться до нескольких суток, поэтому использование этих климатических моделей является правомерным. В публикации [Амосов, 2025б] изложены аргументы, поясняющие отказ от учета фазового притока тепла в задачах пыления хвостов обогащения, также представлен алгоритм учета фазового притока тепла при исследовании процессов естественного проветривания карьеров при проведении массовых взрывов. Работоспособность предлагаемого подхода первоначально проверена на двухмерной геометрии и значениях параметров модели, принятых в статье [Амосов, Бакланов, 2023]. Цель исследования — количественно оценить вклад радиационного притока тепла в условиях безоблачной и облачной атмосферы на величину интенсивности пыления (вертикальный поток массы (ВПМ)) в условиях вариации параметра фоновой стратификации в диапазоне от -0,05 до +0,05 °С/м с шагом 0,01 °С/м в зависимости от скорости ветрового потока. Результаты численных экспериментов и их анализ Величина интенсивности пыления определяется через динамическую скорость на высоте пыления [Westphal et al., 1988; Matricorena, Bergametti, 1995; Zender et al., 2003], которая, в свою очередь, зависит от значения горизонтальной компоненты скорости на высоте +10 м к высоте поверхности пыления Uw [Амосов и др., 2023]. По этой причине первоначально проанализированы распределения горизонтальной компоненты скорости на указанной высоте. Первая серия вычислений выполнена при скорости ветра 5 м/с. Анализ пространственных распределений горизонтальной компоненты скорости над поверхностью пыления и при отрицательных, и при положительных значениях параметра фоновой стратификации Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2026. Т. 5, № 2. С. 25-33. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2026. Vol. 5, No. 2. P. 25-33. 1URL: https://www.comsol.ru/ (дата обращения: 12.05.2022). 26 © Амосов П. В., Макаров Д. В., 2026