Численное моделирование развитой горизонтальной циркуляции в атмосферном пограничном слое

Численное моделирование развитой горизонтальной циркуляции в атмосферном пограничном слое

Автор: Пономарев Василий Михайлович, Чхетиани Отто Гурамович, Шестакова Лидия Валентиновна

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 1 т.2, 2009 года.

Бесплатный доступ

Построена численная модель, описывающая динамику организованных вихревых структур в экмановском пограничном слое атмосферы, учитывающая влияние турбулентной спиральности. Результаты численного моделирования воспроизводят вихри с размерами и периодичностью, близкими к наблюдаемым в эксперименте. Наблюдается также согласование с теоретическими представлениями об ослаблении энергетического каскада в сторону мелкомасштабных мод при наличии спиральности.

Пограничный слой атмосферы, турбулентность, спиральность, организованные вихревые структуры, численное моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/14320459

IDR: 14320459

Список литературы Численное моделирование развитой горизонтальной циркуляции в атмосферном пограничном слое

  • Walter B.A., Oberlander J. Observation of longitudinal rolls in near neutral atmosphere//Monthly Weather Review. -1982. -№ 112. -P. 200-208.
  • Орданович А.Е. Математическое моделирование «облачных» улиц в пограничном слое атмосферы//Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1988. -№ 24. -С. 922-931.
  • Ginis I., Khain A.P., Morozovsky E. Effects of large eddies on the structure of the marine boundary layer under strong wind conditions//J. Atmos. Sci. -2004. -№ 64. -P. 3049-3063.
  • Орданович А.Е., Пашковская Ю.В. Влияние термической стратификации на устойчивость экмановского течения//Изв. РАН. Механика жидкости и газа. -1998. -№ 3. -С. 71-75.
  • Kaylor R.E. and Faller A. Instability of the stratified Ekman boundary layer and the generation of internal waves//J. Atmos. Sci. -1972. -V. 29, № 3. -P. 497-509.
  • Браун Н.А. Аналитические методы моделирования планетарного пограничного слоя -Л.: Гидрометеоиздат, 1976. -151 с.
  • Lilly D.K. On the stability of Ekman boundary flow//J. Atmos. Sci. -1966. -№ 23. -P. 481-494.
  • Weckwerth T.M., Wilson J.W., Wakimoto R.M., Crook N.A. Horizontal Convective Rolls: Determining the Environmental Conditions Supporting their Existence and Characteristics//Monthly Weather Review. -1997. -V. 125 (4). -P. 505-526.
  • Пономарев В.М., Хапаев А.А., Чхетиани О.Г. Роль спиральности в формировании вторичных структур в экмановском пограничном слое//Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. -2003. -Т. 39, № 4. -С. 435-444.
  • Орданович А.Е., Пашковская Ю.В. Исследование устойчивости неоднородного экмановского пограничного слоя//Вестн. Моск. ун-та. Сер.1. Математика, механика. -1995. -№ 3. -С. 53-59.
  • Курганский М.В. Связь между спиральностью и потенциальным вихрем в сжимаемой вращающейся жидкостью//Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1989. -Т. 25 (12). -C. 1326-1329.
  • Hide R. Superhelicity, helicity and potential vorticity. Geophys//Astrophys. Fluid Dyn. -1989. -V. 48. -P. 69-79.
  • Копров Б.М., Копров В.М., Пономарев В.М., Чхетиани О.Г. Измерение турбулентной спиральности и ее спектра в пограничном слое атмосферы//ДАН. -2005. -Т. 403 (5). -С. 627-630.
  • Etling D. Some aspects of helicity in atmospheric flows//Beitraege zur Physik der Atmosphaere http://www.met.fu-berlin.de/dmg/dmg_home/physikda.html>. -1985. -V. 58. -P. 88-100.
  • Чхетиани О.Г. О спиральной структуре Экмановского пограничного слоя. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. -2001. -Т. 37, № 5. -С. 614-620.
  • Пономарев В.М., Чхетиани О.Г., Шестакова Л.В. Нелинейная динамика крупномасштабных вихревых структур в турбулентном Экмановском слое//Изв. РАН. Механика жидкости и газа. -2007. -№ 2. -С. 81-91
  • Михайлова Л.А., Орданович А.Е. Моделирование двухмерных упорядоченных вихрей в пограничном слое атмосферы//Метеорология и гидрология. -1988. -№ 11. -С. 29-42.
  • Mason P., Sykes R. A two-dimensional numerical study of horizontal roll vortices in the neutral atmospheric boundary layer//Quart. J. Roy. Met. Soc. -1980. -V. 106, N. 448. -С. 351-366.
  • Deardorf J.W. Numerical investigation of neutral and unstable planetary layer//J. Atmos. Sci. -1972. -V. 29. -P.91-115.
  • Coleman G.N., Ferziger J.H., Spalart P.R. A numerical study of the turbulent Ekman layer//J. Fluid Mech. -1990. -V. 213. -P. 313-348.
  • Coleman G.N., Ferziger J.H., Spalart P.R. A numerical study of the convective boundary layer//Boundary-Layer Meteor. -1994. -V. 70, № 3. -P. 247-272.
  • Пономарев В.М., Чхетиани О.Г. Полуэмпирическая модель пограничного слоя атмосферы с параметризацией влияния турбулентной спиральности.//Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. -2005. -Т. 41, № 4. -С. 464-479.
  • Тарунин Е.Л. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции. -Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990. -228с.
  • Роуч П. Вычислительная гидродинамика. -М.: Мир, 1980. -618с.
  • Arakawa A. Computational Design for Long-Term Numerical Integration of the Equations of Fluid Motion: Two-Dimensoinal Incompressible Flow//Journal of Computational Physics. -1997. -V. 135. -P. 103-114.
  • Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. -М.: Наука, 1989. -432с.
  • Brooks I.M., Rogers D.P. Aircraft Observations of Boundary Layer Rolls off the Coast of California//J. Atmos. Sci. -1997. -V. 94. -P. 1834-1849.
  • LeMone M.A. The structure and dynamics of horizontal roll vortices in the planetary boundary layer//J. Atmos. Sci. -1973. -V. 30. -P. 1077-1091.
  • Foster R.C. An analytic model for planetary boundary roll vortices:/Ph. D. thesis, University of Washington. -Seattle, 1996. -195 p.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp