Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 1.

Амосов П. В. и др. Разработка модели аэротермодинамики атмосферы. Введение Компьютерное моделирование на базе верифицированных программ (FLOWVISION, ANSYS FLUENT, ANSYS CFX, COMSOL и др.) используется для решения задач на объектах рудничной аэрологии (карьеры, подземные выработки) и горнопромышленных предприятиях, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду (хвостохранилища). Повышение интереса к компьютерному моделированию обусловлено созданием высокопроизводительных компьютеров, разработкой верифицированных программных комплексов вычислительной гидродинамики (CFD-моделирование), а также подготовкой поколения специалистов в области информационных технологий. Обзор программных продуктов, используемых в оценке качества атмосферы Специализированные и собственные программы. В настоящее время известно большое количество специализированных CFD-моделей аэротермодинамики и переноса загрязнений в атмосфере. Например, на сайте Университета в г. Гамбурге содержится актуальная (май 2022 г.) база данных (более сотни) программных продуктов1, разработанная в рамках проекта COST728 "Enhancing Meso-scale Meteorological Modelling Capabilities for Air Pollution and Dispersion Applications". Авторы проекта классифицировали эти программы как по пространственному масштабу, так и по областям приложения кодов. В силу недоступности и сложности в применении профессиональных программных продуктов, ограниченности финансовых средств часто приходится применять доступные ресурсы; сделать это можно либо посредством разработки собственных программ, либо при использовании неспециализированных (коммерческих) программных кодов, настраивая их под конкретные задачи. Многие исследовательские группы настроены на разработку собственных компьютерных программ и моделей, например: - группа ученых Тульского государственного университета под руководством Качурина Н. М. изучали процессы переноса загрязнений на объектах горной промышленности на базе численного моделирования (Качурин и др., 2016); - сотрудники Института динамики геосфер им. М. А. Садовского РАН (Хазинс В. М. с коллегами) разработали эйлерову модель, предназначенную для моделирования начальной стадии образования и подъема пылевого облака (Khazis et al., 2020); - томские специалисты (Нутерман Р. Б., Старченко А. В. и др.) выполнили значительный объем исследований по разработке математической модели аэродинамики и переноса примеси от выбросов автотранспорта в элементах городской застройки, изучали структуры течений над взлетно-посадочной полосой аэропорта и др. (Nuterman et al., 2010; Старченко и др., 2015); - сотрудники факультета геофизики чилийского университета г. Сантьяго (Flores et al., 2014) изучали проблему циркуляции воздуха внутри крупных карьеров при интенсивной инсоляции, в которых преобладают механические и плавучие эффекты (имеющие решающее значение при изучении рассеивания загрязняющих веществ внутри и снаружи карьера) с использованием ранее разработанного решателя OpenFOAM. Неспециализированные (коммерческие) программные продукты. Группы специалистов в области охраны окружающей среды (прежде всего атмосферы) и аэрологии карьеров, а также преподаватели и сотрудники вузов технического профиля в своей деятельности пытаются использовать CFD-модели, разработанные на базе неспециализированных программных кодов. Ниже представлена собранная и проанализированная информация по примерам использования неспециализированных программ (FLOWVISION, ANSYS FLUENT, COMSOL и др.) при решении проблем оценки качества воздуха на объектах горнопромышленного комплекса (карьеры, хвостохранилища, отвалы) как в России, так и за рубежом. Ссылки на публикации, не приведенные в этом обзоре, можно найти в библиографических списках, указанных в работах упомянутых авторов. FLOWVISION2 Для оптимизации формирования отвалов Башировым Н. Р. (Баширов, 2018) произведена компьютерная симуляция движения воздуха при разной геометрии прикарьерного пространства и различных температурах воздуха. Автором поставлена цель - обеспечить концентрацию и направление движения воздушного потока непосредственно в чашу карьера в условиях естественного проветривания путем формирования контуров отвалов. В работах сотрудников Санкт-Петербургского горного университета (Гридина Е. Б., Петров И. А., Черкай З. Н.) (Гридина и др., 2017b) отмечается, что наиболее сложным элементом моделирования процесса проветривания карьерного пространства является температурная стратификация атмосферы карьера 1Model inventory. URL : https://mi-pub.cen.uni-hamburg.de/index.php?id=6295&no_cache=1 ( дата обращения 7 мая 2022 г.) 2См.: Система моделирования движения жидкости и газа. FlowVision. Версия 3.09.04. Руководство пользователя. М., 2015. 1295 с. ; Щеляев А. FlowVision - современный российский инструмент математического моделирования. URL: https://sapr.ru/article/21879 (дата обращения: 21.08.2018). 26