7.3.2. Растекание, кипение и испарение на рельефной неоднородной поверхности

В случае если растекание аварийного выброса происходит по поверхностям, имеющим значительный перепад высот и (или) переменные теплофизические характеристики (в том числе за счет температурной зависимости, неоднородности материала, присутствия влаги) и, в частности, теплопроводность, рекомендуется решать задачу о растекании, испарении и кипении с использованием подходов вычислительной гидродинамики (CFD). Следует отметить, что при этом следует рассматривать и сопряженную задачу о теплопроводности в средах, с которыми контактирует пролив. Моделирование растекания по рельефу рекомендуется выполнять с использованием уравнений Сен-Венана (уравнений "мелкой воды") в двухмерной (осреднение скорости течения по высоте) постановке с описанием трехмерного профиля свободной поверхности. Рельеф местности задается с помощью двухмерной эйлеровой сетки, в каждой ячейке которой определяется высота рельефа. Залповые выбросы жидких сред моделируются путем задания уровня жидкости в расчетной области в виде начальных условий. Длительные выбросы моделируются путем включения источникового члена (граничного условия) в уравнения Сен-Венана. Параметры источникового члена определяются в ячейках расчетной области, в которых происходит выброс, путем задания зависимости объемного расхода жидкости, переходящей в пролив, от времени. Для каждой ячейки расчетной области задаются параметры поглощения жидкости подстилающей поверхностью, а также характеристики ее теплопроводящих свойств. Рекомендуется учитывать, что изменение уровня жидкости в ячейках расчетной области на твердой поверхности происходит под действием следующих факторов: гравитационно-вязкостное растекание жидкости, действие инерционных сил, кипение, испарение, проникание в подстилающую поверхность. Для разливов жидких сред по водным объектам учитываются следующие факторы: гравитационно-вязкостное растекание, действие инерционных сил, кипение, испарение, эмульгирование, растворение в воде, распространение на глубину, дрейф разлива за счет водных течений и ветра. Каждый из составляющих факторов представляется в виде источникового члена в уравнении "мелкой воды" и соответствующих потоков через границы ячеек расчетной области.

При моделировании разливов СПГ рекомендуется учитывать различные режимы кипения (пленочный и пузырьковый), а также испарение жидкости.

Учет теплообмена между проливом жидкости и твердыми поверхностями, с которыми она контактирует, проводится путем решения в каждой ячейке расчетной области одномерного уравнения теплопроводности на основе закона теплопроводности Фурье, либо известных решений этого уравнения для СПГ и типов подстилающей поверхности с учетом их толщины. При этом сопряжение решений в проливе и подстилающей поверхности достигается по равенству либо температур (пузырьковый режим кипения), либо теплового потока (пленочный режим кипения).