Μαθηματική προσομοίωση διασποράς τοξικών ουσιών εκλυόμενων από αποθήκες φυτοπροστατευτικών προϊόντων κατά την εκδήλωση πυρκαγιάς-Εφαρμογή σε σύνθετο οικοδομικό ανάγλυφο

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αποσκοπεί στην μελέτη της διασποράς τοξικών ρύπων σε περίπτωση πυρκαγιάς σε ένα σύνθετο οικοδομικό ανάγλυφο εγκαταστάσεων αποθήκευσης φυτοπροστατευτικών προϊόντων για διάφορους αριθμούς άνωσης. Πιο συγκεκριμένα εξετάζεται η επίδραση ύπαρξης συστιχοίας κτίρίων γύρω απο μια αποθήκη σε περίπτωση πυρκαγιάς. Στα πρώτα κεφάλαια δίνεται μια γενική περιγραφή σχετικά με τα βιομηχανικά ατυχήματα και ορισμένα σημαντικά στοιχεία σχετικά με το προς μελέτη φυσικό πρόβλημα. Ακολουθεί το μαθηματικό μοντέλο στο οποίο απαριθμούνται οι διαφορικές εξισώσεις που περιγράφουν το συγκεκριμένο πρόβλημα. Στη συνέχεια περιγράφεται το αριθμητικό μοντέλο της μεθόδου πεπερασμέων όγκων, που αποτελεί τη βασική μέθοδο επίλυσης για την συγκεκριμένη προσομοίωση. Ακολούθως στο κεφάλαιο του αριθμητικού μοντέλου παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του μοντέλου, όπως η διακριτοποίηση, το υπολογιστικό πλέγμα, η γεωμετρία καθως και ο τρόπος σύνθεσης του προβλήματος. Στο κεφάλαιο τον αποτελεσμάτων εξετάζεται η αλληλοεπίδραση δύο αποθηκευτικών εγκατάστασεων, διαφοροποιώντας την μεταξύ τους απόσταση και παρακολουθώντας τις αλλαγές στα επίπεδα συγκέντρωσης του ρύπου στο επίπεδο του εδάφους. Συνολικά, το φαινόμενο εξετάζεται για πέντε διαφορετικούς αδιάστατους αριθμούς άνωσης και έξι διαφορετικές αποστάσεις μεταξύ των δύο κτιρίων. Η κατανομή των αποτελεσμάτων γίνεται σε καμπύλες αδιάστατης συγκέντρωσης, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για μια αρχική εκτίμηση-πρόβλεψη της συγκέντρωσης τοξικών ουσιών ανάλογα με την εκάστοτε περίπτωση. Τέλος, γίνεται μια σύγκριση των αποτελεσμάτων με προηγούμενες σχετικές εργασίες και παρατίθενται κάποια ιδιαίτερα χρήσιμα συμπεράσματα.

The aim of the master thesis presented is to study the dispersion of toxic pollutants in case of fire in a warehouse located in a complex building configuration. Tha parametric analysis examines the influence of weather conditions and urban terrain in the concentration of pollutants on the ground level. Some theoretical background on Industrial Accidents and analyis of the nature of the problem is also presented. The next chapter provides differential equations describing the mathematical problem. Then the numerical model and some points concerning the Finite Volume Method for computational fluid dynamics simulation are highlighted. Furthemore, certain aspects of the mesh, the discretization techniques and the geometry of the field are obtained. In the chapter referring to the results and the parametric analysis the main problem considered is two different height storage facilities, varying the distance between them and monitoring the changes in the levels of concentration of the pollutant at ground level. Overall, the effect is tested for five different dimensionless numbers of buoyancy and six different distances between the two warehouses.. This dimensionless concentration curves obtained at ground level can be used directly by engineers to avoid and overcome any industrial accidents.Finally,there is a comparison with other relevant papers leading to some general important conclusion.