Моделирование турбулентных течений и переноса примеси в элементах городской застройки

• Автор: Нутерман, Роман Борисович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Обзор математических моделей, результатов численного и экспериментального исследования аэродинамики и переноса примеси в элементах городской застройки
1.1 Экспериментальные исследования и полевые измерения
1.2 Методики моделирования турбулентных течений
1.3 Задание граничных условий
1.4 Параметризация влияния городской растительности
1.5 Параметризация генерации турбулентности движущимся автотранспортом
1.6 Влияние инсоляции
1.7 Методы вычислительной гидродинамики
1.8 Основные задачи моделирования
Глава 2 Математическая модель турбулентного течения воздуха и переноса примеси в элементах городской застройки
2.1 Физическая постановка
2.2 Осреднённые по пространству и времени уравнения Навье-Стокса и переноса скаляра
2.3 Двухпараметрические модели турбулентности
2.4 Дифференциальная модель напряжений Рейнольдса
2.5 Уравнение переноса примеси
2.6 Граничные условия
2.7 Параметризация влияния городской растительности
2.8 Параметризация влияния на турбулентность движущегося автотранспорта
2.9 Выводы
Глава 3 Численный метод решения дифференциальной задачи
3.1 Аппроксимация адвективно-диффузионного уравнения методом конечного объёма
3.2 Численная реализация метода пристенных функций
3.3 Решение сеточных уравнений
3.4 Выводы
Глава 4 Численное исследование течения воздуха и переноса примеси в элементах городской застройки на основе двумерного приближения
4.1 Тестирование модели
4.2 Исследование движения воздуха и переноса примеси в уличном каньоне
4.3 Выводы
Глава 5 Трёхмерная пространственная микромасштабная модель
турбулентного течения и переноса примеси в элементах городской
застройки
5.1 Течение вокруг куба, лежащего на плоскости
5.2 Обтекание расположенных последовательно по потоку двух кубов
5.3 Расчёт аэродинамики городской застройки и переноса примеси для улицы Гётгангер в городе Ганновер
5.4 Численное исследование модели городской застройки для условий MUST (Mock Urban Setting Trial) эксперимента
5.5 Численное исследование аэродинамической картины и распространения выбросов автотранспорта для участка городской застройки Томска
5.6 Выводы

Заключение
Список использованной литературы
Приложение 1. Список сокращений и обозначений

называется членом образования следа, так как преобразует среднюю кинетическую энергию в турбулентную в областях турбулентного следа в растительности. Дополнительный член X в уравнении (1.13) эквивалентен осреднённым по объёму корреляциям' между пульсационной частью аэродинамического и вязкостного сопротивления и скоростями поверхностей элементов растительного покрова. Этот член стремится к нулю для твёрдых проницаемых препятствий. Замыкающие соотношения для членов Ш, VI, VII, VIII и IX в системе уравнений (1.13) можно подобрать на основе работ [70,
Предположим, что локальные числа Рейнольдса в областях с элементами растительного покрова достаточно велики, так что преобладает аэродинамическое сопротивление, тем самым отпадает необходимость разделять вклады аэродинамического и вязкостного сопротивления в члене образования следа [53, 77, 125]. Тогда для слагаемого V запишем:
Учитывая выше изложенные идеи относительно замыкания системы уравнений (1.13) можно легко получить уравнение баланса турбулентной кинетической энергии [95, 97]:
где = СаА(х3)У3. Кроме порождения энергии в элементах растительного
покрова происходит и потеря к, так как эти процессы сопровождаются быстрой диссипацией вихревых структур в следе [125]. Поэтому для. учёта каскадного процесса переноса энергии в-растительности К*, в более общем случае можно записать как разность скорости порождения и диссипации. [84]:
В соотношении ДЛЯ Кд., Рр Е [0,1] - доля средней кинетической энергии потока, которая преобразовалась в турбулентную кинетическую энергию из-
79, 83,100, 107].
V = CdA(x3)V3.
(1.14)
Fk = CdA(x3XPpV3-pdV№).