Том 17, номер 05-06, статья № 16

Аннотация:

Сформулированы эйлеровы модели дисперсии пассивной примеси: дисперсионная модель высокого порядка замыкания, в которой потоки массы <u_ic> вычисляются из уравнений переноса (DC-модель), и алгебраическая модель турбулентных потоков <u_ij> (AC-модель), полученная упрощением DC-модели до алгебраических выражений в приближении слабо неравновесной турбулентности. Обе модели используют средний ветер и турбулентные величины, вычисляемые с помощью трехпараметрической E- e - <q²> - модели турбулентности атмосферного пограничного слоя. Основные характеристики термогидродинамических полей турбулентного термического факела над городским островом тепла воспроизводятся E- e - <q²> - моделью в хорошем согласии с данными измерений лабораторного масштаба, а также натурными измерениями для интенсивностей турбулентности. Результаты моделирования дисперсии пассивной примеси от поверхностного источника, полученные с помощью DC- и AC-моделей, показывают, что максимальное различие в величине концентрации вблизи источника не превышает 10%, а диффузионные члены в DC-модели, исключаемые при получении AC-модели, действуют сглаживающим образом на градиенты потоков. Выполненная верификация указывает на обоснованность использования алгебраической AC-модели в практике моделирования атмосферной дисперсии примесей.

Список литературы:

1. 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. 1-13.
2. Andren A. A combined first-order closure/Gaussian dispersion model // Atmos. Environ. 1987. V. 21. P. 1045-1058.
3. Enger L. Simulation of dispersion in moderately complex terrain. Part C: A dispersion model for operational use // Atmos. Environ. 1990. V. 24. P. 2457-2471.
4. Lamb R.G. Diffusion in the convective boundary layer // Atmospheric turbulence and air pollution modeling / Eds. F.T.M. Nieuwstadt and H.D. van Doop. Reidel, Dodrecht, the Netherlands. 1982. P. 159-229.
5. Uliasz M. Lagrangian particle dispersion modeling in mesoscale applications // Environmental modeling II / Ed. P. Zannetti. Computational Mechanics Publications, Southampton, UK. 1994. P. 71-102.
6. Van Haren L., Nieuwstadt F.T.M. The behavior of passive and buoyant plumes in a convective boundary layer, as simulated with a large-eddy model // J. Appl. Meteorol. 1989. V. 28. P. 818-832.
7. Sykes R.I. and Henn D.S. Large-eddy simulation of concentration fluctuations in a dispersing plume // Atmos. Environ. 1992. V. 26A. P. 3127-3144.
8. Nieuwstadt F.T.M., Mason P.J., and Schumann U. Large Eddy Simulation of the Convective Boundary Layer: A comparison of Four Computer Codes // Turbulent Shear Flows (F. Durst et al. Eds.). Springer-Verlag, 1993. P. 353-367.
9. Abiodun B.J., Enger L. The role of advection of fluxes in modellimg dispersion in convective boundary layers // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2002. V. 128. P. 1589-1607.
10. Kurbatskii A. F. Computational modeling of the turbulent penetrative convection above the urban heat island in stably stratified environment // J. Appl. Meteorol. 2001. V. 40. N 10. P. 1748-1761
11. Lu J., Araya S.P., Snyder W.H., Lawson R.E., Jr. A Laboratory Study of the Urban Heat Island in a Calm and Stably Stratified Environment. Part I: Temperature Field; Part II: Velocity Field // J. Appl. Meteorol. 1997. V. 36. N 10. P. 1377-1402.
12. Sommer T. P. and So R.M.C. On the modeling of homogeneous turbulence in a stably stratified flow // Phys. Fluids. 1995. V. 7. P. 2766-2777.
13. Lumley J. L. Prediction methods for turbulent flows. Von Karman Institute for Fluids Mechanics, Rhode-St-Genese, Belgium. 1975. P. 34.
14. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 616 с.
15. Snyder W.H., Lawson R.E., Jr., Shipman M.S., Lu J. Fluid modeling of atmospheric in the convective boundary layer // Boundary Layer Meteorol. 2002. V. 102. N 3. P. 335-366.