MODITIC - large-eddy simulations of dense gas dispersion in urban environments

European Defence Agency-prosjektet B-1097-ESM4-GP MODITIC (MOdelling the DIspersion of Toxic Industrial Chemicals in urban environments) har studert utslipp og spredning av nøytrale og ikkenøytrale industrikjemikalier i urbane miljøer. Målene er både å øke kunnskapen om de dominerende fysikalske prosessene som er involvert og å støtte opp om forbedring av modelleringsteknikker. Denne rapporten beskriver arbeidet, som er utført ved hjelp av large-eddy simuleringer (LES), med å simulere utslipp og spredning av nøytrale og ikke-nøytrale gasser. Gassene spres i geometrier med økende kompleksitet, og dermed et stadig mer komplekst vindfelt. Hovedformålet med studien er å forbedre metodikken for high fidelity-spredningsmodeller, å studere de simulerte effektene av tunggass-utslipp, og å validere resultatene mot vindtunneldata. Simuleringene rapportert i WE5300 er utført av Totalförsvarets Forskningsinstitut (FOI), Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques (INERIS) og Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) ved hjelp av ulike løsere og ulike metoder for å behandle spredningen av tunggass. I denne rapporten presenteres resultatene fra programmene OpenFOAM og CDP. Resultatene viser at metodene som har blitt brukt er i stand til å forutsi utslipp og spredning av både tung og nøytral gass meget godt sammenlignet med vindtunnelresultatene. De komplekse strømningsfeltene ble også simulert riktig. I alle scenarier som er studert var det stor forskjell i spredningsmønstrene i tung- og nøytralgasstilfellene: den tunge gassen ble transportert fra kilden mot vinden, og skyen ble spredt nær bakken og mer sideveis i forhold til den nøytrale gassen. Det ble også observert at den tunge gassen endret det lokale vindfeltet, noe som førte til redusert miksing og lavere turbulent kinetisk energi i områder med høye konsentrasjoner. For å sikre tilfredsstillende resultater må det tas særskilt hensyn til genereringen av det innkommende turbulente grensesjiktet. Dette gjelder spesielt når det ikke er noen geometri (for eksempel bygninger) som påvirker vindfelt i stor grad.