Моделювання розтікання горючої рідини внаслідок аварії на залізничному транспорті

Abstract

Розглянуто прогнозування наслідків надзвичайних ситуацій, обумовлених розливом горючих рідин на залізничному транспорті шляхом побудови математичних моделей динаміки розтікання горючої рідини та її просочення вглибину ґрунту. Побудовано математичну модель, що складається із системи двох диференціальних рівнянь, перше з яких є рівнянням параболічного типу і описує динаміку зміни висоти шару рідини з часом. Друге описує глибину просочення рідини в ґрунт. Показано, що просочення рідини вглиб підстилаючої поверхні істотно впливає на динаміку її розтікання і має бути враховано для правильної оцінки наслідків надзвичайної ситуації, викликаної пошкодженням цистерни з горючої рідиною. Для випадку миттєвого руйнування ємності з рідиною система рівнянь доповнюється початковими умовами, що містять особливість у вигляді -функції у точці розливу. Показано, що математична модель поступового витікання рідини із пошкодженої ємності може бути отримана шляхом введення в диференціальне рівняння доданку, що описує джерело витікання рідини. Запропоновано метод оцінки параметрів моделі просочення рідини вглиб ґрунту, який базується на вимірюванні глибини просочення в певні моменти часу і пошуку таких значень показника капілярності, гідравлічної провідності і пористості ґрунту, які забезпечують мінімальне відхилення розрахованої глибини просочення від експериментально визначеної. При цьому для визначення розрахункової глибини використовується аналітичний розв’язок рівняння просочення рідини, а в якості критерію – мінімум суми квадратів відхилень. Побудовані моделі можуть бути використані при прогнозуванні наслідків теплового впливу пожежі розливу горючої рідини на рухомий склад та технологічні споруди залізниці