MODITIC : modelling the dispersion of toxic industrial chemicals in urban environments

Abstract

The main objective of the MODITIC (Modelling the disperison of toxic industrial chemicals in urban environments) project is to enhance our fundamental understanding of the physical processes and the associated challenges regarding modelling the dispersion of non-neutral gasses in built-up environments. The project goal is to lay the ground for future improvements of dispersion models used in emergency situations by military personnel as well as civilian emergency services, thereby contributing to the improvement of emergency preparedness and response. To achieve these goals, atmospheric wind tunnel experiments have been systematically applied and novel experimental data sets for a number of carefully chosen dispersion scenarios have been provided. The same set of configurations has also been subject to computational modelling efforts using both advanced Computational Fluid Dynamics (CFD) and simpler Gaussian models. Experimental data for the release of toxic chemicals from pressurized vessels have also been made available to the project in order to provide realistic source characterisations in the case of an event. Accompanying computations using the conditions of the release experiments have been conducted in order to validate computational models and to identify their weaknesses. The project has generated a large database comprising experimental and numerical results for release and dispersion of neutral and dense gasses in configurations ranging from simple to complex geometries. This database will be a valuable addition to the body of reference data needed to advance the fundamental understanding of dispersion in urban environments and its modelling. The database may be used for development, improvement and validation of dispersion models for hazardous materials in urban environments. The scientific methodology adopted in MODITIC, where numerical simulations have been conducted together with wind tunnel experiments and field trials, have proven to be very successful. This approach is recommended to be used also in future projects, including the follow-up project MODISAFE (CRN modelling of sources and agent fate).

Hovedmålet med MODITIC-prosjektet (Modelling the disperison of toxic industrial chemicals in urban environments) er å forbedre vår grunnleggende forståelse av spredning av ikke-nøytrale gasser i bebygde miljøer. Prosjektet har som mål å legge til rette for fremtidige forbedringer av spredningsmodeller som brukes i krisesituasjoner av militært personell og sivile nødetater, og dermed gi bedre beredskap og respons. Atmosfæriske vindtunneleksperimenter har blitt systematisk gjennomført, og nye eksperimentelle datasett for en rekke nøye utvalgte spredningscenarier er blitt produsert. De samme konfigurasjonene er også blitt modellert ved bruk av både avansert Computational Fluid Dynamics (CFD) og enklere gaussiske modeller. Prosjektet har også fått tillgang på eksperimentelle data for utslipp av giftige kjemikalier fra trykksatte tanker som har blitt brukt for å gi realistiske kildekarakteristikker ved denne type hendelser. Beregninger av disse utslippseksperimentene har blitt utført for å validere beregningsmodellene. Prosjektet har generert en stor database med eksperimentelle og numeriske resultater for spredning av nøytrale og tunge gasser i konfigurasjoner som spenner fra enkle til komplekse geometrier. Denne databasen vil bli gjort tilgjengelig. Den gir referansedata som er nødvendige for å forbedre den grunnleggende forståelsen av spredning av gasser i urbane omgivelser og for modellering av spredningen. Databasen kan anvendes for utvikling, forbedring og validering av spredningsmodeller for farlige kjemikalier i bymiljø. Den vitenskapelige metode som er brukt i MODITIC, der numeriske simuleringer er utført sammen med vindtunnelforsøk og feltforsøk , har vist seg å være svært vellykket. Denne tilnærmingen anbefales også i fremtidige prosjekter, deriblant oppfølgingsprosjektet MODISAFE (CRN modelling of sources and agent fate).