CC BY
580 Математические модели физики атмосферы, океана и окружающей среды
Численное исследование воздействия поверхностного теплового пятна и шероховатости на структуру устойчиво стратифицированного пограничного слоя атмосферы
Л. И. Курбацкая
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Email: L.Kurbatskaya@ommgp.sscc.ru DOI: 10.24412/cl-35065-2022-1-01-07
В докладе приводятся результаты мезомасштабного моделирования структурных особенностей устойчиво стратифицированного пограничного слоя атмосферы (ПСА) над урбанизированной поверхностью с помощью нелокальной модели турбулентности, аккуратно учитывающей воздействие эффектов плавучести на турбулентный перенос импульса и тепла. Для анализа структуры течения и статистики турбулентности устойчиво стратифицированного пограничного слоя атмосферы применена RANS схема турбулентности [1, 2], включающая эффект внутренних волн. Рассматривается влияние поверхностного теплового пятна и крупномасштабной шероховатости. Структурные элементы крупномасштабной шероховатости явно не разрешаются, а эффект их влияния на трансформацию полей скорости, температуры и турбулентность учитывается параметрически, в определяющие уравнения пограничного слоя (и уравнения переноса трехпараметрической модели турбулентности) в аддитивной форме включаются дополнительные источниковые члены [3]. Результаты вычислений показывают, что развитая модель способна воспроизвести наиболее важные структурные особенности турбулентности в городском слое препятствий вблизи урбанизированной поверхности городского ПСА, а также воздействие городской шероховатости и теплового пятна на глобальную структуру полей ветра и температуры над урбанизированной поверхностью.
Работа была выполнена в рамках госзадания ИВМиМГ СО РАН № 0251-2021-0003 и при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундментальных исследований (проект 20-01-00560 А).
Список литературы
1. Kurbatskii A. F., Kurbatskaya L. I. Investigation of a stable boundary layer using an explicit algebraic model of turbulence // Thermophysics and Aeromechanics, 2019. V. 26, N 3. P. 335-350.
2. Курбацкий А. Ф., Курбацкая Л. И. Явная алгебраическая модель турбулентности планетарного пограничного слоя: тестовый расчет нейтрально стратифицированного атмосферного пограничного слоя // Теплофизика и аэромеханика. 2017. Т. 24. № 5. С. 725-738.
3. Курбацкий А. Ф., Курбацкая Л. И. Трехпараметрическая модель турбулентности для атмосферного пограничного слоя над урбанизированной поверхностью // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42, № 4. С. 476-494.
К решению задачи идентификации источника выброса в атмосферном слое
О. Н. Лапина, А. С. Жук, В. С. Харин Кубанский государственный университет Email: olga_ln@mail.ru DOI: 10.24412/cl-35065-2022-1-01-08
Рассматривается плоская задача идентификации постоянного по времени источника загрязняющей примеси для однородного слоя атмосферы. Используются данные концентраций вещества, полученные в результате решения прямой задачи с заданными "точными" характеристиками функции источника. Прямая задача рассеяния примеси в однородном слое решается путем применения интегрального преобразования Фурье - Лапласа [1] Обратная задача сводится к оптимизационной постановке, для ее решения использованы квазиньютоновский метод с учетом фиксированных верхних и нижних границ переменных,
Секция 4 81
а также стохастический метод оптимизации с использованием роя частиц [2]. Последний по результатам серии расчетов с разным количеством точек наблюдений и различной погрешностью замеров концентрации ЗВ продемонстрировал устойчивые результаты даже в условиях сильной зашумленности имитируемых измерений.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 19-41-230011 р_а).
Список литературы
1. Сыромятников П. В., Кривошеева М. А., Лапина О. Н., Нестеренко А. Г., Никитин Ю. Г. Моделирование нестационарных процессов диффузии-конвекции-реакции в многослойном полупространстве и сцепленных полупространствах // Экологический вестник ЧЭС. 2020. Т. 17, № 1, ч. 1 C. 30-41.
2. Poli R. Analysis of the publications on the applications of particle swarm optimisation // J. of Artificial Evolution and Applications. 2008. P. 1-10.
Применение модели WRF для уточнения структуры оптической турбулентности
А. А. Леженин1, П. Г. Ковадло2, О. А. Коробов3, А. Ю. Шиховцев2
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
2Институт солнечно-земной физики СО РАН
3Новосибирский государственный университет
Email: lezhenin@ommfao.sscc.ru
DOI: 10.24412/cl-35065-2022-1-01-09
Метеорологические процессы различных пространственно-временных масштабов, развивающиеся в условиях термически и орфографически неоднородной местности, оказывают существенное влияние на оптическую турбулентность и распространение излучения в атмосфере от естественных и искусственных источников света. С целью получения физически обоснованных метеорологических полей с высоким пространственным разрешением над территорией Саянской солнечной обсерватории, где эксплуатируются солнечные и звездные телескопы, была адаптирована гидродинамическая модель WRF-ARW [1] с размером внутренней области 100x100 км. Представлены результаты расчетов метеорологического режима и характеристик оптической турбулентности для указанной территории.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (код проекта 22-29-01137). Список литературы
1. Skamarock, W. C., J. B. Klemp, J. Dudhia, D. O. Gill, Z. Liu, J. Berner, W. Wang, J. G. Powers, M. G. Duda, D. M. Barker, and X.-Y. Huang, 2019: A Description of the Advanced Research WRF Version 4. NCAR Tech. Note NCAR/TN-556+STR, 145 pp. DOI:10.5065/1dfh-6p97.
Оценка траекторий подъема дымовых шлейфов от высотных труб ТЭЦ
А. А. Леженин1, В. Ф. Рапута1,2
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН 2Новосибирский НИИ гигиены Роспотребнадзора Email: lezhenin@ommfao.sscc.ru DOI: 10.24412/cl-35065-2022-1-01-10
Рассматривается проблема оценивания параметров подъема дымовых выбросов от высотных труб. Для описания процессов распространения газовоздушных смесей в атмосфере используются методы теории подобия и решения уравнений гидротермодинамики [1, 2]. В качестве входной информации в
