Rozptyl metánu okolo úniku

Model, predpoklady a zdroje

Aplikácia skutočne prepočítava koncentrácie. Nepreberá čísla z predchádzajúcich ilustračných obrázkov. Predvoľby sú modelové scenáre, bez kalibrácie na merania Falcon2 alebo sniffera.

1 / Geometria a jednotky

Zdroj je v bode (0, 0, H), predvolene H = 1 m. Kladná os X je smer, kam fúka priemerný vietor. Y je priečny smer a Z je výška nad zemou. Pri u = 0 je X len referenčná os. Predvolená doména: X, Y ± 50 m, Z od 0 do 50 m. Detail je len priblíženie grafu, nie zmenšenie výpočtovej domény.

Prepočet je podľa ideálneho plynu pri atmosférickom tlaku a teplote receptora. Tlak 4 MPa v potrubí sa nepoužíva na prepočet ppm. Pri zadanom Q nepočítame otvor, výstupnú rýchlosť ani expanziu. Q je hmotnostný tok čistého CH₄, nie celej neznámej zmesi zemného plynu.

2 / Ustálený Gaussov oblak

Zrkadlový zdroj zabezpečuje nulový tok cez zem. Pre x ≤ 0 je prírastok v nominálnom ustálenom modeli nulový; nepridávame umelý oblak proti vetru. Používajú sa Briggsove vzťahy pre otvorený terén (Hanna, Briggs, Hosker, 1982, tab. 4.5), x v metroch:

Dôležité: tabuľka uvádza rozsah 100 až 10 000 m. V oblasti do 50 m ide o extrapoláciu, nie o overenú presnosť. Model predpokladá rovinu, konštantný vietor, pasívnu prímes a ustálený súvislý únik. Trieda stability nenahrádza meranie turbulencie.

3 / Bezvetrie a slabý vietor

Automatický režim pri nominálnom u < 0.5 m/s zvolí časový model s konštantnými Kx, Ky, Kz. Hranica 0.5 m/s je voľba aplikácie, nie záruka platnosti nad touto hodnotou. Medzi modelmi nie je vyhladzovanie; pri prepnutí sa výsledok môže zmeniť skokom.

Integrál príspevkov Gaussových oblakov sa vyhodnocuje analyticky pomocou erfc. Každý oblak má rozptyl σi² = 2Kiτ. Toto je jednoduché riešenie difúznej rovnice, nie spustenie HYSPLIT alebo CFD. Pri u = 0 a Kx = Ky je nominálne pole osovo symetrické. Časový model obsahuje aj pozdĺžnu difúziu proti vetru.

K = (0.5, 0.5, 0.2) m²/s sú nekalibrované efektívne turbulentné difuzivity, nie univerzálne vlastnosti metánu. Výsledok závisí od trvania úniku. Konštantné K a zanedbaný vztlak sú pri bezvetrí zvlášť hrubé aproximácie.

4 / Čo presne robí Monte Carlo

Vzorkuje neisté parametre modelu, nie jednotlivé molekuly ani trajektórie turbulentných častíc. Q a u majú nezávislé lognormálne rozdelenia so zadaným CV a nominálnou strednou hodnotou. V ustálenom modeli sa u < 0.5 m/s odmieta, takže po orezaní sa stredná hodnota môže posunúť. Všetky behy používajú rovnaký typ modelu ako nominálny scenár.

Vzorkujú sa aj nezávislé lognormálne násobitele σy a σz (alebo Kx, Ky, Kz v časovom modeli) so strednou hodnotou 1. Odchýlka smeru od osi X má normálne rozdelenie so stredom 0° a zadanou SD. Pri u = 0 nemení relatívna neistota vetra nulovú rýchlosť. H, T a P sú konštantné. Rovnaké náhodné semeno zabezpečí reprodukovateľnosť.

P5–P95 pokrývajú stredných 90 % simulovaných scenárov v každom bode. Nie je to 95 % interval spoľahlivosti skutočnej koncentrácie. Viac behov zníži vzorkovací šum, neopraví chybu modelu. Pravdepodobnosť prekročenia prahu nie je bez modelu prístroja pravdepodobnosťou detekcie.

5 / Limity interpretácie

Okolie zdroja do zadaného polomeru sa vynechá (NaN; sivá maska). Odstráni sa singularita, ale nevypočíta sa dĺžka tlakového prúdu. Model neobsahuje vztlak, expanzné ochladenie, budovy, detailnú drsnosť ani meniaci sa vietor v čase. Percentily tieto systematické chyby nepokrývajú.

Maxima sú maxima siete mimo masky, nie koncentrácia priamo v netesnosti. Dosah prahu je pozdĺ y = 0 pri aktuálnom z rezu XY; pri presahu sa uvádza ≥ hranica domény, nie odhad za ňou. Priblíženie nemení tieto štatistiky. 3D je nominálne pole na samostatnej sieti, nie Monte Carlo percentil. Pre únik pri 4 MPa je na validáciu potrebná geometria a smer výtoku, podmienky prúdenia a terénne merania.

6 / Primárne zdroje

Bez WebGL sa 3D izoplochy vykreslia cez Canvas; geometria sa extrahuje zo skalárneho poľa metódou marching tetrahedra. Výpočet beží vo Web Worker. Plotly.js 3.3.1 (MIT) je vložené priamo do súboru. Aplikácia neodosiela parametre, nevyžaduje server ani internet. Internet je potrebný len na otvorenie odborných zdrojov.