Вихреразрешающее моделирование турбулентности в пограничном слое атмосферы Глазунов, Андрей Васильевич

Краткое описание

Глазунов, Андрей Васильевич.Вихреразрешающее моделирование турбулентности в пограничном слое атмосферы : диссертация ... доктора физико-математических наук : 25.00.29 / Глазунов Андрей Васильевич; [Место защиты: Ин-т вычисл. математики]. - Москва, 2013. - 282 с. : ил.больше
Цитаты из текста:

стр. 1
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительной математики Российской академии наук 05Z0145006F На правах рукописи Глазунов Андрей Васильевич Вихреразрешающее моделирование турбулентности в пограничном слое атмосферы 25.00.29 - Физика атмосферы и гидросферы Диссертация

стр. 16
дальнейшем анализе модельпых данных, полученных в расчетах турбулентной конвекции и турбулентности в нейтрально- и устойчиво-стратифицированных пограничных слоях. 3. Впервые были проведены LES-расчеты турбулентного нейтрально-стратифициро­ ванного пограничного слоя атмосферы (турбулентного слоя Экмапа)

стр. 19
В.Н. "Математическое моделирование про­ странственных спектров атмосферной турбулентности." - Конференция "Ломоносовские чтения-2011" , Москва, 2011, МГУ. Глазунов А.В. "Вихреразрешающее моделирование атмосферной турбулентности. На­ учная школа "Нелинейные волиы-2012" , 29 февраля - 6 марта 2012 г., Нижний

Оглавление диссертациикандидат наук Глазунов, Андрей Васильевич
Оглавление
Введение
1 Описание ЬЕ8-модели и расчеты нейтрально-стратифицированной пристеночной турбулентности
1.1 Вводные замечания
1.2 Характерные особенности вихреразрешающего моделирования и некоторые способы снижения роли численных ошибок
1.3 Турбулентное замыкание
1.3.1 Выбор базовой модели
1.3.2 Динамический подход
1.3.3 Локализованная динамическая модель
1.3.4 Смешанное замыкание с точки зрения тройной декомпозиции тензора турбулентных напряжений
1.3.5 Дискретные фильтры
1.4 Граиичпые условия
1.5 Численная реализация модели и методика распараллеливания
1.6 Тестовые расчеты
1.6.1 Роль локализованного подхода
1.6.2 Мииимизация е2
1.7 Моделирование турбулентного течения Пуазейля в канале с шероховатыми границами
1.7.1 Условия проведения экспериментов
1.7.2 Воспроизведение среднего профиля скорости в канале
1.7.3 Воспроизведение изменчивости
1.7.4 Спектральный анализ модельной изменчивости
1.8 Выводы
2 Моделирование турбулентного слоя Экмана и его чувствительность к направлению геострофического ветра
2.1 Вводные замечания
2.2 Качественное объяснение механизма усиления и ослабления циркуляции в ПСА при изменении направления ветра
2.3 Верификация ЬЕЭ-модели
2.4 Численные эксперименты при различных направлениях геострофического ветра
2.4.1 Расчеты нейтрально-стратифицированного турбулентного слоя Экмана
2.4.2 Модели вихревой вязкости
2.4.3 Расчеты при наличии стратификации в ПСА
2.5 Выводы
3 Моделирование турбулентной термической конвекции
3.1 Моделирование турбулентной конвекции Рэлея Бенара, как аналога мпо-гомасштабной атмосферной турбулентности
3.1.1 Вводные замечания
3.1.2 Постановка численных экспериментов
3.1.3 Спектральный анализ баротропной и бароклинпой компонент течепия113
3.1.4 Влияние пристеночного трепия на динамику конвекции
3.2 Моделирование растущего по высоте конвективного ПСА. Пространственные спектры и характерные горизонтальные масштабы флуктуаций температуры и скорости
3.2.1 Вводные замечания
3.2.2 Теория подобия Дирдорфа для конвективного пограничного слоя, отсутствие горизонтального масштаба. Автомодельиость задачи о растущем конвективном пограничном слое
3.2.3 Постановка численных экспериментов. Скорость роста ПСА в зависимости от градиента потенциальной температуры в устойчивой атмосфере
3.2.4 Баланс дисперсии флуктуаций потенциальной температуры и кинетической энергии
3.2.5 Интегральные характеристики кинетической энергии и дисперсии потенциальной температуры
3.2.6 Пространственные спектры флуктуаций температуры и скорости. Степенные спектральные интервалы в крупномасштабном диапазоне. Характерные горизонтальные масштабы аномалий
3.2.7 "Доступная потенциальная энергия" конвективного пограничного слоя
3.3 Выводы
4 Моделирование нейтрально- и устойчиво-стратифицированных турбулентных течений над поверхностью с явно заданной шероховатостью
4.1 Вводные замечания
4.2 Расчеты нейтрально-стратифицированного течения над поверхностью городского типа
4.2.1 Постановка численных экспериментов
4.2.2 Средние характеристики течения
4.2.3 Коспектры и масштабы, полученные из результатов спектрального анализа
4.2.4 Обсуждение
4.3 Расчеты устойчиво- стратифицированных турбулентных течений над плоской поверхностью и поверхностью городского типа
4.3.1 Тестирование численной модели при устойчивой стратификации, результаты расчетов по сценарию GABLS
4.3.2 Расчеты турбулентности над массивом кубов при устойчивой стратификации
4.3.3 Обсуждение
4.4 Спектры и масштабы устойчиво-стратифицированных турбулентных течений. Параметризация профилей температуры и скорости
4.4.1 Вводные замечания
4.4.2 Постановка численных экспериментов и некоторые средние характеристики модельных решений
4.4.3 Сравнение результатов моделирования с локальной гипотезой подобия
4.4.4 Спектры и коспектры, выделение характерных масштабов
4.4.5 Смешанный масштаб турбулентности. Параметризация средних профилей температуры и скорости
4.5 Выводы
5 Расчеты турбулентных течений вокруг плохо-обтекаемых объектов и примеры использования ЬЕЯ-модели в прикладных задачах
5.1 Вводные замечания
5.2 Моделирование турбулентных течений вокруг плохо-обтекаемых объектов
5.3 Примеры использования ЬЕЭ-модели в прикладных задачах
5.3.1 Моделирование порывов ветра в норвежском фьорде
5.3.2 Расчеты турбулентных течений внутри городской застройки
5.4 Выводы
Заключение
Литература
Приложения
А Эффективность параллельной реализации
В Численная схема для переноса скаляра
278