Моделирование турбулентного переноса импульса, тепла и вещества в пограничном слое атмосферы

• Автор: Илюшин, Борис Борисович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 203 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Метод статистических моментов. Уравнения турбулентного
переноса импульса, тепла и вещества
£ 1. Статистические моменты и кумулянты
$ 2. Подход Рейнольдса, уравнения для моментов в приближении
Буссинеска
$ 3. Модельные представления для коррелягрш с пульсаіріями
давления л,у,
§ 4. Модельные представления для корреляций с пульсациями
давления к(ц\к(.
£ 5. Тензор скорости диссипации
$ 6. Турбулентная диффузия
§ 7. Метод замыкания высших моментов
£ 8. Алгебраические модели тройных корреляций
^ 9. Алгебраическая модель тензора Рейнольдсовых напряжений и
вектора потока, тепла и вещества
£ 10. Модели турбулентности третьего порядка замыкания
§11. Модель кумулянтов четвертого порядка
Глава 2 Верификация моделей турбулентного переноса импульса и
вещества второго порядка замыкания
§1 Моделирование бессдвигового слоя смешения
§2 Моделирование диффузии пассивной примеси от линейного
источника в поле однородной турбулентности
§3 Верификация Е-1 и Е- 8 моделей турбулентности нейтрального
горизонтально неоднородного ППС
Глава 3. Моделирование турбулентного переноса импульса тепла и 101 вещества в конвективном ППС. Модель второго порядка замыкания
§1 Моделирование эволюции конвективного ППС
§2 Моделирование распространения пассивной примеси в

конвективном ППС
Глава 4. Моделирование эволюции конвективного ППС с
использованием модели третьего порядка замыкания
Глава 5. Моделирование распространения примеси в конвективном

Заключение
Выводы
Литература

Введение
Последние годы были отмечены повышенным вниманием мировой общественности к проблеме устойчивого развития, обеспечивающего баланс между решением социально-экономических задач и сохранением окружающей среды (конференция ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро 1992 г.). Необходимым условием дальнейшего технологического развития человеческого общества стала способность находить компромисс между экономической выгодой и экологической безопасностью. Перед научным сообществом встала задача прогноза последствий антропогенной деятельности человека на окружающую природную сред}'. Разрабатываются системы информационного математического обеспечения экологического мониторинга, экспертных оценок и прогноза последствий как планируемых выбросов в окружающую природную среду, так и выбросов при чрезвычайных ситуациях. Базисом таких систем являются физико-математические модели, способные предсказывать сценарии эволюции природной среды в зависимости от степени антропогенной нагрузки. В частности, для описания процессов в окружающей атмосфере используется модель распространения вредных и опасных (химических и радиоактивных) примесей в планетарном пограничном слое (ППС) от различных источников.
Распространение загрязняющих веществ в атмосфере определятся двумя процессами: конвективным переносом вследствие осредненного движения среды и турбулентной диффузией. Поэтому математическая модель должна правильно описывать как поле средних скоростей, так и статистическую структуру турбулентности (Smith & Carson, 1977). Основное требование к таким моделям заключается в том чтобы они совмещали в себе вычислительную эффективность с достоверностью получаемых результатов, достаточной для задач аэрофизики окружающей среды.
Активно развивающиеся последние 20 лет методы описания турбулентных течений, основанные на решении системы точных уравнений,

сделать вывод, что алгебраические параметризации для кумулянтов (1.40) будут давать тем большую погрешность, чем значительнее вклад длинноволновых пульсаций (крупномасштабных вихревых структур) в механизм турбулентного переноса. Этот вывод подтверждается практикой (см., например, Сапійо е! а1., 1994; Илюшин & Курбацкий, 1996).
Использование вышеизложенного подхода для построения моделей п-го порядка при п=2 (см. рис.2) позволяет получить “стандартную” модель турбулентности второго порядка замыкания.