Institutsbericht 2020
1.6
Institute of Computational Physics
CFD-Modell der Abgasschadstoffe im Hafen von Tromsø
Die Abgasemissionen von Industrieaktivitäten und Schornsteinen grosser Boote kÜnnen eine Reihe von Schadstoffen in die nahegelegenen Städte tragen, was sich negativ auf die Lebensqualität und Gesundheit der Bßrger und Ökosysteme auswirken kann. Diese werden durch den lokalen Wind ßber bewohnte Gebiete transportiert und Spuren davon erreichen das Strassenniveau, was zu einer Verunreinigung der Luft fßhrt. Die Hauptschadstoffe sind Abfallprodukte der industriellen Tätigkeit oder der Verbrennungsprozesse, die in der Gasphase oder als Feinstaub ausgestossen werden. Die Schadstoffe in der Gasphase verteilen sich in der Umgebungsluft und werden durch den Wind ßber bewohnte Gebiete transportiert. Ohne Atmosphärensimulationen im realen Massstab ist der lokale Grad der Verschmutzung nur schwer zu bestimmen. Ein realistisches Simulationsmodell soll die atmosphärischen Bedingungen (Temperatur, Wind, Druck), die lokale Topographie und die Eigenschaften der Emissionsfahne (Temperatur, Verbrennungsnebenprodukte, HÜhe des Schornsteins) beschreiben. Mitwirkende: Partner: Finanzierung: Dauer:
A. Zubiaga, H. A. Khawaja, G. Boiger UiT The Arctic University of Norway, Tromsø, Norway Intern 2019
Die wichtigsten Schadstoffe sind Abfallprodukte der industriellen Tätigkeit oder der Verbrennungsprozesse, hauptsächlich Kohlenmonoxid (đ??śđ?‘‚), Stickstoff- und Schwefeloxide (đ?‘ đ?‘‚đ?‘Ľ , đ?‘†đ?‘‚đ?‘Ľ ) in der Gasphase und feste Partikel. Kohlendioxid (đ??śđ?‘‚2 ) ist der Hauptbestandteil im Abgas. Obwohl es keine gesundheitlichen Auswirkungen hat, ist das strĂśmungsdynamische Verhalten von đ??śđ?‘‚2 vergleichbar mit und repräsentativ fĂźr jeden gasfĂśrmigen Schadstoff. In der vorliegenden Arbeit haben wir eine umfassende Studie Ăźber die Wirkung des đ??śđ?‘‚2 -Ausstosses aus den Schornsteinen am Hafen von Tromsø (Norwegen) auf die Schadstoffbelastung in der Stadt durchgefĂźhrt. Wir haben die rechnergestĂźtzte fluiddynamische Modellierung der đ??śđ?‘‚2 -Konvektion und der Diffusion in der Luft verwendet. OpenFoamÂŽ wurde fĂźr die Simulation der Gasmischung verwendet. Die NavierStokes-Gleichung wurde gelĂśst, einschlieĂ&#x;lich Kompressibilitätseffekte und Auftriebseffekte perfekter
Gase. Turbulenzen wurden mit Hilfe von Reynoldsgemittelten Navier-Stokes-Modellen (RANS) behandelt. Die Online-Plattform KALEIDOSIMŽ wurde verwendet, um grosse Parameterstudien gleichzeitig durchzufßhren, wodurch der Arbeitsablauf wesentlich verbessert wurde. Eine hohe Windgeschwindigkeit und SchornsteinhÜhe gelten als Hauptfaktor fßr die Verringerung der Schadstoffkonzentration in der Umgebung des Emissionsausstosses. Andererseits bestimmt die Windrichtung, welche Zonen stärker von den Emissionen des Abgases betroffen sind. Die lokale Orographie hat ebenfalls einen grossen Einfluss auf die GasstrÜmung und kann die Ablagerung von Emissionsgasen verstärken oder verringern1. Die vorgestellten Ergebnisse werden dazu beitragen, die Auswirkungen von Schadstoffen im Alltag der lokalen BevÜlkerung zu bewerten.
Quellenangabe: 1
14th International Conference of Multiphysics, Dubai, UAE, 1415 December 2019.
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ZĂźrcher Fachhochschule
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Abb. 1: A) Das topographische Modell zeigt die lokale Orographie im Hafen von Tromso. Die Draufsichten stellen die Schadstoffkonzentrationen auf Strassenniveau fßr 4 Windrichtungen dar: B) West, C) Nordwest, D) Norden und E) Sßdosten. Die Schadstoffablagerungen im Meer, E, wird durch das Fehlen orographischer Hindernisse fßr den Wind verstärk, im Vergleich zu C, wo der Wind bergauf landeinwärts weht.
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