MODITIC wind tunnel experiments

Abstract

The European Defence Agency (EDA) project B-1097-ESM4-GP “MOdelling the DIspersion of Toxic Industrial Chemicals in urban environments” (MODITIC) (2012 – 2016) has studied the release and transport of neutral and non-neutral chemicals in complex urban environments, in order to enhance the understanding of the dominating physical processes involved, and to support improvements in modelling techniques. This report describes the MODITIC wind tunnel experiments in which the dispersion of non-buoyant (air) and heavier-than-air (carbon dioxide) emissions was investigated, both to provide detailed and extensive data sets for testing the performance of dispersion models and to investigate dense gas dispersion in complex topographical conditions. The wind tunnel, instrumentation and scaling relationships are described, followed by summaries of the experimental work, which is divided into six categories: 1. A flat surface 2. A two-dimensional hill 3. A two-dimensional back-step 4. A simple array of obstacles 5. A complex array of obstacles 6. An urban area (central Paris). The dispersion of both continuous and short duration emissions of air, carbon dioxide and air-carbon dioxide mixtures was investigated, in some cases with associated LDA (Laser-Doppler Anemometry) measurements of the velocity field. Concentrations were obtained with a single FFID (Fast Flame Ionisation Detector), except in a number of experiments in which four FFIDs were deployed. The latter experiments provided simultaneous concentration traces from four locations, giving data that can be used to examine the performance of inverse modelling techniques and their response to data quality. The whole data set is available as a collection of text and Excel files, with accompanying meta-data.

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 vindtunneleksperimentene som har blitt gjort i MODITIC, der spredning fra utslipp av nøytrale (luft) og ikke-nøytrale (karbondioksid) gasser ble undersøkt. Formålet med eksperimentene var både å samle detaljerte og omfattende datasett for å kunne sammenligne dem med resultatene fra spredningsmodeller og å undersøke tunggass-spredning i komplekse topografiske forhold. Vindtunnelen, instrumenteringen og skaleringsforholdene er beskrevet, etterfulgt av sammendrag av det eksperimentelle arbeidet, som er delt inn i seks kategorier: 1. En plan overflate 2. En to-dimensjonal forhøyning 3. Et to-dimensjonalt bakvendt trinn 4. Et enkelt sett av kuber 5. Et komplekst sett av kuber 6. Et urbant område (sentrum av Paris). Spredningen av både kontinuerlige og kortvarige utslipp av luft, karbondioksid og blandinger av disse to ble undersøkt, i noen tilfeller sammen med LDA-målinger (Laser-Doppler Anemometry) av hastighetsfeltet. Konsentrasjoner ble målt med en enkel FFID (Fast Flame Ionisation Detector), bortsett fra i enkelte eksperimenter der fire FFID-er ble utplassert. De sistnevnte eksperimentene gir samtidige konsentrasjonsmålinger fra fire ulike posisjoner, som kan brukes til å undersøke resultatene fra inverse modelleringsteknikker samt deres respons på datakvaliteten. Hele datasettet er tilgjengelig som en samling av tekst- og Excel-filer med tilhørende metadata.