Model cząsteczkowy LAPMOD typu open source, oparty na metodzie Lagrange’a, uwzględnia obecnie w swoim algorytmie efekt strumienia powietrza opadającego od budynków w połączeniu z modelem PRIME2. Zaprojektowany z myślą o modelowaniu zapachów, model ten uwzględnia zjawisko spływu powietrza w dół na poziomie cząstek dla źródeł punktowych, obszarowych i objętościowych, eliminuje konieczność wstępnego przetwarzania danych metodą BPIP oraz pozwala uniknąć nierealistycznych obszarów o „stałym stężeniu”, które mogą pojawiać się w starszych schematach.
Na oddziaływanie zapachów decydujące znaczenie mają zjawiska zachodzące w odległości od kilkudziesięciu do kilkuset metrów od źródła. W tym polu bliskim budynki mogą spychać smugi zanieczyszczeń w dół, wzmacniać turbulencje i tworzyć strefy recyrkulacji, które silnie wpływają na stężenia na poziomie gruntu w pobliżu receptorów. Jeśli model dyspersji błędnie odwzorowuje strumień spływający z budynku, może łatwo zaniżyć lub zawyżyć właśnie te stężenia, które decydują o tym, czy sąsiedzi będą składać skargi, czy też nie. To sprawia, że wybór schematu strumienia spływającego ma kluczowe znaczenie dla ocen zapachowych w pobliżu oczyszczalni ścieków, kompostowni, zakładów przetwórstwa spożywczego i innych obiektów o złożonym układzie.
W przeszłości wiele modeli regulacyjnych (na przykład AERMOD i CALPUFF) wykorzystywało klasyczny algorytm PRIME (Plume Rise Model Enhancements) do odwzorowania zwirowania w dół spowodowanego budynkami. PRIME stanowił znaczący krok naprzód, jednak badania w tunelu aerodynamicznym oraz symulacje CFD wykazały od tego czasu ograniczenia w sposobie odwzorowywania wzmocnienia turbulencji, deficytu prędkości oraz zachowania wnęk, zwłaszcza w przypadku konstrukcji o przekroju innym niż prostokątny lub o opływowym kształcie, takich jak zbiorniki i wieże chłodnicze.
PRIME2, opracowany przez Petersena i Guerrę (2018), zaktualizował ten schemat, aby lepiej odpowiadał tym danym. Ten nowy algorytm wprowadził ulepszone wzory opisujące turbulencję i deficyt prędkości w strumieniu powietrza za obiektem, specjalne podejście do budynków o opływowych kształtach i konstrukcji cylindrycznych oraz bardziej spójne fizycznie odwzorowanie wnęki recyrkulacyjnej. W przypadku modelowania zapachów, gdzie istotne znaczenie mają krótkosiężne szczyty stężenia i efekty strumienia wylotowego, PRIME2 oferuje bardziej dostosowany opis zjawisk fizycznych w pobliżu źródła niż klasyczny model PRIME.
W nowym artykule opublikowanym w czasopiśmie „Chemical Engineering Transactions” (tom 127, 2026) Roberto Bellasio i Roberto Bianconi opisali wdrożenie zjawiska opadu powietrza spowodowanego przez budynek w programie LAPMOD – otwartym modelu cząsteczkowym typu lagrangowskiego, wykorzystywanym już do modelowania rozprzestrzeniania się zapachów. LAPMOD wykorzystuje model PRIME2 zamiast klasycznego PRIME, dostosowując model do najnowszych wyników badań w tunelu aerodynamicznym oraz symulacji CFD dotyczących zachowania strumienia powietrza w śladzie. Efekt prądu zstępującego jest stosowany do każdej cząstki przemieszczającej się w strumieniu. Obejmuje to emisje ze źródeł punktowych, powierzchniowych i objętościowych, które są bardzo powszechne w obiektach emitujących zapachy (na przykład otwarte zbiorniki, cysterny, emisje ulotne z budynków).
Kolejną zaletą jest to, że LAPMOD odczytuje geometrię budynku bezpośrednio, dzięki czemu nie ma potrzeby przeprowadzania oddzielnego etapu przetwarzania wstępnego za pomocą BPIP/BPIPPRM w celu wygenerowania rzutowanych wymiarów budynku dla poszczególnych sektorów wiatrowych. Upraszcza to konfigurację i zmniejsza ryzyko błędów związanych z geometrią. Testy wrażliwości wykazują oczekiwane zachowanie: stężenia gwałtownie rosną w pobliżu budynku, a efekt spływu powietrza słabnie w miarę jak źródło przemieszcza się głębiej w strumień powietrza, co jest zgodne z oczekiwaniami fizycznymi i danymi eksperymentalnymi.
Artykuł zawiera porównanie z modelem CALPUFF, który nadal opiera się na klasycznym schemacie PRIME. Wyniki podkreślają praktyczne różnice, które mają znaczenie dla oceny uciążliwości zapachowej. CALPUFF przewiduje znacznie wyższe stężenia w strumieniu powietrza za budynkiem w porównaniu z LAPMOD wykorzystującym PRIME2. Może to prowadzić do bardziej konserwatywnych (i potencjalnie nierealistycznych) szacunków oddziaływania w pobliżu obiektów.
CALPUFF tworzy również niemal jednolitą strefę stężenia w wnęce recyrkulacyjnej za budynkiem, co jest artefaktem niepotwierdzonym dowodami z tunelu aerodynamicznego ani symulacji CFD. Schemat PRIME2 w programie LAPMOD pozwala uniknąć tego zjawiska, zapewniając bardziej realistyczny rozkład przestrzenny narażenia na zapachy. Dla praktyków oznacza to, że klasyczne modele oparte na PRIME mogą zawyżać szczytowe stężenia zapachów w bezpośrednim strumieniu powietrza za budynkiem, a jednocześnie błędnie przedstawiać sposób, w jaki stężenia maleją wraz z odległością i położeniem względem budynku.
Dla osób zajmujących się modelowaniem zapachów oraz organów regulacyjnych niniejsza praca stanowi praktyczną drogę do bardziej realistycznych prognoz w pobliżu źródła, zwłaszcza w złożonych obiektach przemysłowych, gdzie na narażenie wpływają budynki i źródła znajdujące się na niskim poziomie.
Jeśli ten artykuł Cię zainteresował, może spodoba Ci się również:
