Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh giữa các thí nghiệm trong hầm gió và các mô phỏng số cho dòng chảy trung tính và phân tầng qua đồi
Tóm tắt
Một sự so sánh được thực hiện giữa các kết quả số và kết quả thí nghiệm cho dòng chảy qua các đồi hai chiều trong cả dòng chảy trung tính và dòng chảy phân tầng ổn định. Các mô phỏng số được thực hiện bằng cách sử dụng một loạt các phương pháp đóng cửa bậc một rưỡi và bậc hai. Hiệu suất của các phương pháp mô hình nhiễu loạn khác nhau trong việc dự đoán cả các đại lượng trung bình và đại lượng nhiễu loạn trên đồi được đánh giá bằng cách so sánh với các kết quả đo đạc trong hầm gió mới. Các thí nghiệm trong hầm gió bao gồm cả dòng chảy trung tính và dòng chảy phân tầng ổn định qua hai đồi khác nhau với các độ dốc khác nhau, một trong số đó có độ dốc đủ lớn để gây ra hiện tượng tách dòng. Tập dữ liệu bao gồm các phép đo về phần trung bình và phần nhiễu loạn của dòng chảy bằng kỹ thuật đo vận tốc Doppler laser. Các phép đo áp suất cũng được thực hiện trên bề mặt đồi. Những đặc điểm này làm cho tập dữ liệu trở thành một bài kiểm tra xuất sắc cho hiệu suất của mô hình. Nói chung, các phương pháp mô hình nhiễu loạn bậc hai cung cấp mức độ phù hợp tốt nhất với dữ liệu thí nghiệm, tuy nhiên, chúng có thể không ổn định về mặt số khi áp dụng cho các đồi dốc. Một số sửa đổi có thể được thực hiện cho phương pháp đóng cửa bậc một rưỡi tiêu chuẩn, điều này dẫn đến hiệu suất cải thiện với một phần chi phí tính toán của các phương pháp bậc hai.
Từ khóa
#dòng chảy trung tính #dòng chảy phân tầng ổn định #thí nghiệm hầm gió #mô phỏng số #mô hình nhiễu loạnTài liệu tham khảo
T. Allen A.R. Brown (2002) ArticleTitleLarge-Eddy Simulation of Turbulent Separated Flow over Rough Hills Boundary-Layer Meteorol. 102 177–198
S. Arya M. Shipman (1981) ArticleTitleAn Experimental Investigation of Flow and Diffusion in the Disturbed Boundary Layer over a Ridge Atmos. Environ. 15 1173–1184
M. Athanassiadou I.P. Castro (2001) ArticleTitleNeutral Flow over a Series of Rough Hills: A Laboratory Experiment. Boundary-Layer Meteorol. 101 1–30
P.G. Baines (1995) Topographic Effects in Stratified Flow Cambridge University Press U.K.
S.E. Belcher J.C.R. Hunt (1998) ArticleTitleTurbulent Flow over Hills and Waves Annu Rev Fluid Mech. 30 507–538
S.E. Belcher T.M.J. Newley J.C.R. Hunt (1993) ArticleTitleThe Drag on an Undulating Surface Induced by the Flow of a Turbulent Boundary Layer. J. Fluid Mech. 249 557–596
A.K. Blackadar (1962) ArticleTitleThe Vertical Distribution of Wind and Turbulent Exchange in a Neutral Atmosphere J. Geophys Res. 67 3095–3102
P. Bradshaw (1969) ArticleTitleThe Analogy between Streamline Curvature and Buoyancy in Turbulent Shear Flow J. Fluid Mech. 36 177–191
R.E. Britter J.C.R. Hunt K.J. Richards (1981) ArticleTitleAir Flow over a Two-Dimensional Hill: Studies of Velocity Speed-Up, Roughness Effects and Turbulence Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 107 91–110
A.R. Brown J.M. Hobson N. Wood (2001) ArticleTitleLarge-Eddy Simulation of Neutral Turbulent Flow over Rough Sinusoidal Ridges Boundary-Layer Meteorol. 98 411–441
S. Finardi F. Trombetti F. Tampieri G. Brusasca (1995) ArticleTitleAn Assessment of Mixing-Length Closure Schemes for Models of Turbulent Boundary Layers over Complex Terrain Boundary-Layer Meteorol. 73 345–356
J.J. Finnigan M.R. Raupach E.F. Bradley G.K. Aldis (1989) ArticleTitleA Wind Tunnel Study of Turbulent Flow over a Two-Dimensional Ridge Boundary-Layer Meteorol. 50 277–317
W. Gong A. Ibbetson (1989) ArticleTitleA Wind Tunnel Study of Flow over Model Hills Boundary-Layer Meteorol. 49 113–148
W.M. Gong P.A. Taylor A. Dornbrack (1996) ArticleTitleTurbulent Boundary-Layer Flow over Fixed Aerodynamically Rough Two-Dimensional Sinusoidal Waves J. Fluid Mech. 312 1–37
A.L.M. Grant (1992) ArticleTitleThe Structure of Turbulence in the Near-Neutral Atmospheric Boundary-Layer. J Atmos Sci 49 226–239
J.C.R. Hunt S. Leibovich K.J. Richards (1988) ArticleTitleTurbulent Shear Flow over Low Hills. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 114 1435–1470
J.C.R. Hunt K.J. Richards P.W.M. Brighton (1988) ArticleTitleStably Stratified Shear Flow over Low Hills Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 114 859–886
P.S. Jackson J.C.R. Hunt (1975) ArticleTitleTurbulent Wind Flow over a Low Hill Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 101 929–955
J.C. Kaimal J.J. Finnigan (1994) Atmospheric Boundary Layer Flows: Their Structure and Measurements Oxford University Press Oxford
Khurshudyan L.H., Snyder W.H., Nekrasov I.V. (1981) Flow Dispersion of Pollutants over Two-Dimensional Hill. Report EPA-6000/4-81-067, U.S. Environmental Protection Agency
H.G. Kim V.C. Patel (2000) ArticleTitleTest of Turbulence Models for Wind Flow over Terrain with Separation and Recirculation Boundary-Layer Meteorol. 94 5–21
B.E. Launder G.J. Reece W. Rodi (1975) ArticleTitleProgress in the Development of a Reynolds-Stress Turbulence Closure J. Fluid Mech. 68 537–566
P.J. Mason J.C. King (1984) ArticleTitleAtmospheric Flow over a Succession of Nearly Two-Dimensional Ridges and Valleys Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 110 821–845
P.J. Mason R.I. Sykes (1982) ArticleTitleA Two-Dimensional Numerical Study of Horizontal Roll Vortices in an Inversion Capped Planetary Boundary Layer Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 108 801–823
Newley, T. M. J.: 1986, ‘Turbulent air flow over hills’, Ph.D. thesis, University of Cambridge.
I. Orlanski (1976) ArticleTitleA Simple Boundary Condition for Unbounded Hyperbolic Flows. J. Comput. Phys. 21 251–269
Stringer, M. A.: 2000, ‘Separation of air flow over hills’, Ph.D. thesis, University of Reading.
Weng, W.: 1989, ‘Turbulent air flow and fluxes over low hills’, Ph.D. thesis, University of Cambridge.
W. Weng (1997) ArticleTitleStably Stratified Boundary-Layer Flow over Low Hills: A Comparison of Model Results and Field Data Boundary-Layer Meteorol. 85 223–241
N. Wood (1995) ArticleTitleThe Onset of Separation in Neutral Turbulent Flow over Hills Boundary-Layer Meteorol. 76 137–164
N. Wood P.J. Mason (1993) ArticleTitleThe Pressure Force Induced by Neutral Turbulent Flow over Hills Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 119 1233–1267
R. Ying V. Canuto (1997) ArticleTitleNumerical Simulation of Flow over Two-Dimensional Hills Using a Second-Order Turbulence Closure Model Boundary-Layer Meteorol. 85 447–474