Том 18, номер 05-06, статья № 13

Аннотация:

Представлены результаты моделирования структуры атмосферного пограничного слоя (АПС) над термически неоднородной поверхностью (ограниченный по протяженности остров тепла). Для вычисления турбулентных потоков импульса и тепла использованы полностью явные алгебраические модели, полученные с помощью символьной алгебры из уравнений переноса для потоков импульса и тепла в приближении слаборавновесной турбулентности. Для замыкания алгебраических выражений для потоков привлекается трех-параметрическая модель термически стратифицированной турбулентности. Выполненный двухмерный вычислительный тест 24-часовой эволюции АПС показывает, что модель турбулентности третьего уровня замыкания способна воспроизвести наиболее важные структурные особенности АПС над подстилающей поверхностью с островом тепла, включая те из них, которые недоступны для двух-параметрической модели турбулентности. Полученные результаты согласуются с данными измерений и численными результатами других авторов.

Список литературы:

1. Martilli A. Numerical Study of Urban Impact on Boundary Layer Structure: Sensitivity to Wind Speed, Urban Morphology, and Rural Soil Moisture // J. Appl. Meteorol. 2002. V. 41. N 12. P. 1247-1266.
2. Roth M. Review of atmospheric turbulence over cites // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2000. V. 126. P. 941-990.
3. Mellor G.L. and Yamada T. A hierarchy of turbulence closure models for planetary boundary layer // J. Atmos. Sci. 1974. V. 31. N 10. P. 1791-1806.
4. Mellor G. L. and Yamada T. Development of a Turbulence Closure Model for Geophysical Fluid Problems // Rev. Geophys. and Space Phys. 1982. V. 20. N 4. P. 851-875.
5. Колмогоров А.Н. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1942. Т. 6. № 1-2. С. 56-58.
6. Cheng Y., Canuto V.M., and Howard A.M. An Improved Model for the Turbulent PBL // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59. P. 1550-1565.
7. Zeman O. and Lumley J.L. Buoyancy effects in entraining turbulent boundary layers: A second-order closure study // Turbulent Shear Flows 1 (F. Durst et al., Eds.). Springer-Verlag, 1979. P. 295-302.
8. Launder B.E., Reece G., Rodi W. Progress in the development of a Reynolds-stress turbulent closure // J. Fluid Mech. 1975. V. 68. P. 537-566.
9. Launder B.E. An Introduction to Single-Point Closure Methodology // Simulation and Modeling of Turbulent Flows (T.D. Gatski et al., Eds.). Oxford University Press, New York, 1996. P. 243-302.
10. Girimaji S.S., Balachandar S. Analysis and modeling of buoyancy-generated turbulence using numerical data // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1998. V. 41. N 6-7. P. 915-929.
11. Sommer T.P., So R.M.C. On the modeling of homogeneous turbulence in a stably stratified flow // Phys. Fluids. 1995. V. 7. N 11. P. 2766-2777.
12. Andren A. Evaluation of a Turbulence Closure Scheme for Air-Pollution Applications // J. Appl. Meteorol. 1990. V. 29. N 3. P. 224-239.
13. Andren A. A TKE-dissipation model for the atmospheric boundary layer // Boundary-Layer Meteorol. 1990. V. 56. P. 207-221.
14. Kurbatskii A.F. Computational Modeling of the Turbulent Penetrative Convection above the Urban Heat Island in a Stably Stratified Environment // J. Appl. Meteorol. 2001. V. 40. N 10. P. 1748-1761.
15. Курбацкий А.Ф., Курбацкая Л.И. Проникающая турбулентная конвекция над островом тепла в устойчиво стратифицированной окружающей среде // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2001. Т. 37. № 2. С. 149-161.
16. Kurbatskii A.F., Kazakov F.V. Explicit algebraic model of turbulent heat transfer for a developed flow in a rotating round pipe // Thermophys. And Aeromechanics. 1999. V. 6. N 2. P. 231-240.
17. Gibson M.M., Launder B.E. Ground effects on pressure fluctuation in the atmospheric boundary layer // J. Fluid Mech. 1978. V. 86. N 3. P. 491-511.
18. Lumley J.L., Monsfield P. Second order modeling of turbulent transport in the surface mixed layer // Boundary-Layer Meteorol. 1984. V. 30. P. 109-142.
19. Vu T.C., Ashie Y. and Asaeda T. A k - turbulence closure model for the atmospheric boundary layer including urban canopy // Boundary-Layer Meteorol. 2002. V. 102. P. 459-490.
20. Louis J.F. A parametric model of vertical eddy fluxes in the atmosphere // Boundary-Layer Meteorol. 1979. V. 17. N 2. P. 187-202.
21. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 516 c.
22. Кофи С.Дж. Экспериментальные данные о пограничном слое атмосферы // Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей (Ф.Т.М. Ньистадт и Х. Ван Доп, ред.). Л.: Гидрометеоиздат, 1985. C. 126-171.
23. Andre J.C., De Moor G., Lacarrere P., Therry G., du Vachat R. Modeling the 24-Hour Evolution of the Mean and Turbulent Structures of the Planetary Boundary Layer // J. Atmos. Sci. 1978. V. 35. N 10. P. 1861-1883.
24. Lu J., Arya S.P., Snyder W.H., Lawson R.E., Jr. A Laboratory Study of the Heat Island in a Calm and Stably Stratified Environment. Part I and II // J. Appl. Meteorol. 1997. V. 36. N 10. P. 1377-1402.