Характеристики ветра и поведение факелов выбросов на промплощадках

Зависимости для расчёта профиля скорости ветра

Установлено, что при обтекании групп производственных зданий ветром происходит резкая деформация скоростных полей. Продольная составляющая скоростей ветра на территории промышленной площадки изменяется как по высоте приземного слоя атмосферы, так и вдоль потока.

Профиль ветра, имеющий логарифмическую форму в случае обтекания однородной горизонтальной местности (луга, степени, поля), за зданиями резко трансформируется и приобретает более сложную форму. При набегании потока ветра на отдельно стоящее здание профиль скорости сначала вытягивается, затем над зоной подпора и наветренной частью крыши резко наполняется и укорачивается.

Рис. 4.1. Профили скорости ветра при обтекании узкого, а и широкого б зданий.

За единой зоной поток начинает расширяться и профиль утончается, а за пределами подветренной (или единой) циркуляционной зоной постепенно вновь наполняется. Утолщение профиля, начинается снизу от поверхности земли и постепенно охватывает всю его высоту в пределах турбулентного следа, возникающего за зданием. На рис. 4.1. приведены измеренные профили скорости ветра при обтекании узкого, а и широкого б зданий.

Вертикальное распределение скорости ветра на промышленной площадке зависит от относительных размеров и формы зданий, их взаимного расположения на площадке, плотности застройки и некоторых других факторов. Влияние этих факторов может быть учтено через толщину вытеснения и плотность застройки f, являющейся отношением суммы длин циркуляционных зон в направлении движения ветра от начала застройки до рассматриваемого сечения ко всей длине площадки в тех же пределах.

Влияние интенсивности турбулентности и скорости потока на форму скоростного профиля сравнительно невелико и им допустимо в практических расчетах пренебречь. Зависимость, описывающая распределение скорости ветра в пространстве над и между зданиями (исключая обратные потоки циркуляционных зон) имеет следующий вид:

; (4.1).

где uz _ продольная составляющая скорости ветра на высоте от подстилающей поверхности, м/с;

_ то же невозмущенного потока ветра, м/с;

_ толщина вытеснения пограничного слоя ветра, м.

Параметр f перед первым по потоку зданием равен нулю, над подветренной или единой зонами этого здания равен единице, над вторым и последующими зданиями 0.

Формула (4.1) справедлива в пределах 0? ?5.

Если ветер движется вдоль однородной горизонтальной поверхности (без образования циркуляционных зон), то параметр f оказывается равным нулю и формула (4.1) по структуре становится близкой известным в метеорологии формулам. Такой же вид формула (4.1) приобретает в другом предельном случае, когда вдоль застройки нет разрывов между циркуляционными зонами (f=1). При промежуточных значениях f эта формула отличается от известных формул вторым слагаемым в фигурных скобках, учитывающим деформацию профилей скорости под влиянием зданий и сооружений. В специальных справочниках обычно приводятся значения скорости ветра на некотором стандартном уровне. Как правило, это высота флюгера, равная 10 м. Вводя в формулу (4.1) это значение скорости ветра, получим:

м/с, где _ скорость ветра на высоте z = 10 м, м/с;

_ выражение в фигурных скобках формулы (4.1);

_ то же, при z = 10 м.

При обтекании здания ветром возникает искривление линий тока, отражающееся на формировании полей концентраций переносимых ветром примесей и потому должно учитываться в соответствующих расчетных методиках.