1.6 CFD Modell der Abgasschadstoffe im Hafen von Tromsø

Die Abgasemissionen von Industrieaktivitäten und Schornsteinen grosser Boote können eine Reihe von Schadstoffen in die nahegelegenen Städte tragen, was sich negativ auf die Lebensqualität und Gesundheit der Bürger und Ökosysteme auswirken kann. Diesewerden durch den lokalen Wind über bewohnte Gebiete transportiert und Spuren davon erreichen das Strassenniveau, was zu einer Verunreinigung der Luft führt. 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 über 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, Höhe 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 (����), Stickstoff- und Schwefeloxide (���� �� , phase und feste Partikel. ���� �� ) in der Gas

Kohlendioxid (���� 2 ) ist der Hauptbestandteil im Abgas. Obwohl es keine gesundheitlichen Auswirkungen hat, ist das strömungsdynamische Verhalten von ���� 2 vergleichbar mit und repräsentativ für jeden gasförmigen Schadstoff. In der vorliegenden Arbeit haben wir eine umfassende Studie über die Wirkung des ���� 2 -Ausstosses aus den Schornsteinen am Hafen von Tromsø (Norwegen) auf die Schadstoffbelastung in der Stadt durchgeführt. Wir haben die rechnergestützte fluiddynamische Modellierung der ���� 2 -Konvektion und der Diffusion in der Luft verwendet. OpenFoam® wurde für die Simulation der Gasmischung verwendet. Die NavierStokes-Gleichung wurde gelöst, einschließlich Kompressibilitätseffekte und Auftriebseffekte perfekter Gase. Turbulenzen wurden mit Hilfe von Reynoldsgemittelten Navier-Stokes-Modellen (RANS) behandelt. Die Online-Plattform KALEIDOSIM® wurde verwendet, um grosse Parameterstudien gleichzeitig durchzuführen, wodurch der Arbeitsablauf wesentlich verbessert wurde. Eine hohe Windgeschwindigkeit und Schornsteinhöhe gelten als Hauptfaktor für 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 Gasströmung und kann die Ablagerung von Emissionsgasen verstärken oder verringern 1 . Die vorgestellten Ergebnisse werden dazu beitragen, die Auswirkungen von Schadstoffen im Alltag der lokalen Bevölkerung zu bewerten. Quellenangabe:

1 14th International Conference of Multiphysics, Dubai, UAE, 14- 15 December 2019.

Abb. 1: A) Das topographische Modell zeigt die lokale Orographie im Hafen von Tromso. Die Draufsichten stellen die Schadstoffkonzentrationen auf Strassenniveau für 4 Windrichtungen dar: B) West, C) Nordwest, D) Norden und E) Südosten. Die Schadstoffablagerungen im Meer, E, wird durch das Fehlen orographischer Hindernisse für den Wind verstärk, im Vergleich zu C, wo der Wind bergauf landeinwärts weht.