Введение
Лесные массивы являются важнейшим фактором, влияющим на поведения воздушных потоков. Существует множество факторов влияющих на поведение ветра в лесу: рельеф рассматриваемой области, проницаемость леса и т.д. Разные виды лесных препятствий обладают соответствующими коэффициентами проницаемости, которые могут в большой степени повлиять на движение воздушных потоков, а именно, создавать воздушные вихри. Вихри в свою очередь могут повлиять на пожар, как с плохой, так и с хорошей стороны: приводить к затуханию пожара или ускорять распространение пожара [19]. Следовательно, изучение поведения воздушных потоков в лесу дает возможность повлиять на распространение пожара в лесных массивах в хорошую либо же плохую сторону, где в плохом случае: воздушные вихри при пожаре могут перерасти в огненный смерч, который в свою очередь ускоряет распространение пожара. Изучение разных коэффициентов проницаемости для разных видов лесов дает понять, как может ветер в лесу повлиять на распространение пожара и в каких лесных породах более вероятно появления воздушных завихрений. Из данных выводов можно рассматривать правильность посадки леса на разных территориях, так как от расположения и формы леса зависит распространение воздушных потоков [6]. То есть при правильном расположении леса, можно избежать быстрого распространения пожара. Но при распространении пожара так же нужно учитывать борьбу с очагами, где большое влияние оказывает правильность посадки лесных массивов на местности, а именно, близкое расположения песка или воды для тушения и ближайших безлесных полос на распределении осадков. Из выше сказанного можно сказать, что исследование поведения ветра в лесных массивах может повлиять на время, требуемое для борьбы с пожаром, а также дает представление, какое влияние могут оказать вихри, появившиеся при прохождения воздушных потоков через лес, на возникший очаг пожара. подготовка #уведомлений в мчс о начале и окончании работ по лицензии мчс# на монтаж то и ремонт спз
Целью работы является изучение влияния различных типов растительности на формирование поля скоростей как вокруг лесных массивов, так и внутри них, для исследования распространения пожара.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- Изучение литературы по данной тематике
- Изучение метода Крупных частиц на разнесенной сетке
- Разбор модели и ее реализации
- Проведение тестирования программного продукта
- Проведение расчетов и их анализ
Обзор работ в области моделирования поля скоростей при обтекании лесных массивов
Самые первые экспериментальные работы в виде исследования по изучению влияние леса на воздушные потоки, ставшие классическим, сделаны Н.С. Нестеровым в 1904-1906 гг. под Москвой (Нестеров, 1908) [17]. В данных работах было определено, как изменяется скорость ветра перед лесным массивом, в лесу и за лесом. Так же в работе было установлено появление воздушного прибоя вблизи лесного массива при движении воздушного потока с открытого места к лесу и его движения вблизи леса. Согласно данным Н.С. Нестерова если скорость ветра открытого места взять за 100, то при подходе к лесу скорость начинает изменяться следующим образом: 110м- 100%, 76 м- 84%, 30 м- 98%. Часть воздуха поднимается в верхнюю точку рассматриваемой области, часть входит в лесной массив. При попадании в лес сила ветра уменьшается. На заветренной стороне с удалением от леса, где дует ветер, скорость постепенно увеличивается, и по данным Н.С. Нестерова [17]., на расстоянии 50-кратной высоты древостоя воздушный поток преобразуется в такую же силу ветра, какую он имел перед лесным массивом. В единичных случаях, это расстояние повышается до 60-100-кратной высоты (Бордов, 1937) [10]. Как показала работа Г.Н. Высоцкого (Высоцкий, 1930) [12], наиболее насыщенное действиями влияние леса, проходит на расстояние, равное 10-20-кратной высоте лесного массива. Последующие исследования (Матякин, 1952) [16]; (Панфилов, 1935) [11]; (Бяллович, 1939) [11] дают возможность в качестве средней практической продержки для использования ее в пылезащищенном лесоразведении назвать 30-40-кратную высоту лесной полосы. Расстояние, на котором может появиться защитной действие леса, зависит не только от высоты лесных массивов, но также от силы и скорости воздушных потоков, разновидности леса, его дальности в глубину и по длине, пространственного расположения лесных полос и их структуры.
Теоретическое представление движения воздушного потока за пределами лесных массивов и в них, было описано Найжелом (1943), Гейгер (1951), Креутс (1952) и Глойни (1954) [20]. Первые предположения о том, что внутри леса профиль скорости ветра u(z) не похож на профиль ветра над открытой однородной поверхностью, были выдвинуты еще в 1930-е годы Л.Прандтлем. Однако систематические, экспериментальные и теоретические работы в виде исследования ветра внутри растительного массива начались только через 30 лет. На рис. 1 представлены однозначные профили ветра в слоях проницаемой шероховатости ht (растительность, городская застройка, дождевальная установка) [20].
Рисунок 1 - Профили скорости ветра в различных слоях проницаемой шероховатости [7]. 
− скорости ветра в посеве кукурузы высотой 0,7м; b −схема профиля скорости в городской застройке [5]; 
−распределения ветра в слое капель системы охлаждения АЭС высотой 6 м [13].
Воздушная "подушка" с низкой скоростью ветра, была определенна Найджелом в 1943 году на наветренной стороне пояса. На рисунке 1 видно, что воздушная "подушка" находиться в профиле скорости от земли до самого верха препятствия и горизонтальный поток воздуха двигается по гладкой наклонности этой воздушной "подушки" Некоторые отверстия воздушного потока проходят через воздушную "подушку" и через защищенную лесополосу. В защищенной лесополосе есть явное ускорение в сравнении со скоростью непрерывного ветра в доступных условиях далеко от леса. Выше защищенной лесополосы есть другая воздушная "подушка" малых размеров и на высоте этой воздушной "подушки" присутствует быстрое ускорение. Самая обширная воздушная "подушка" присутствует на самом высоком крае стороны, где дует ветер, клонящийся постепенно от самой высокой точки пояса к земле. На стороне, где присутствуют воздушные потоки выше деревьев и выше воздушной "подушки", есть прирост скорости течения.
Движение воздушных масс в лесном массиве можно описать нестационарными трехмерными интегральными уравнениями [19], которые заданы в объеме Ω с поверхностью S с учетом пористости ξ, которые можно записать в виде:
(1)
(2)
, (3)
Скачать реферат