Старченко, А. В. Численное моделирование турбулентных течений и переноса примеси в уличных каньонах. - Томск, 2015

Старченко, Александр Васильевич. Численное моделирование турбулентных течений и переноса примеси в уличных каньонах / А. В. Старченко, Р. Б. Нутерман, Е. А. Данилкин ; Том. гос. ун-т. — Томск : Издательство Томского университета, 2015. — 252 с. : ил. ; 21 см.

ISBN 978-5-7511-2396-3

Содержание :

  • Предисловие.
  • АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ АЭРОДИНАМИКИ И ПЕРЕНОСА ПРИМЕСИ В ЭЛЕМЕНТАХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ.
  • Экспериментальные исследования и полевые измерения.
  • 1. Наблюдения за полем ветра и концентрацией примеси в уличных каньонах.
  • 2. Полевые эксперименты и физическое моделирование в массивных элементах городской застройки.
  • Микромасштабные метеорологические модели для исследования аэродинамики и переноса примеси в приземном слое над городом.
  • 1. Простые полуэмпирические модели переноса примеси в уличных каньонах.
  • 2. Микромасштабные модели аэродинамики и переноса примеси, использующие RANS-подход.
  • 2.1. Основные уравнения и моделирование турбулентности.
  • 2.2. Параметризация влияния городской растительности.
  • 2.3. Параметризация генерации турбулентности движущимся в уличном каньоне автотранспортом.
  • 2.4. Влияние инсоляции на перенос примеси в уличном каньоне.
  • 3. Микромасштабные модели аэродинамики и переноса примеси в городской застройке, использующие LES-подход.
  • 3.1. Характерные особенности вихреразрешающего моделирования.
  • 3.2. Выбор подсеточной модели турбулентности.
  • 3.3. Задание начальных и граничных условий.
  • 4. Обзор численных методов и параллельных технологий, применяемых для компьютерной реализации микромасштабных метеорологических моделей.
  • МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ ВОЗДУХА И ПЕРЕНОСА ПРИМЕСИ В ЭЛЕМЕНТАХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ НА ОСНОВЕ RANS-ПОДХОДА.
  • Физическая и математическая модель исследуемого процесса.
  • Выбор модели турбулентности для принятого RANS-подхода. Учет влияния городской растительности и движущегося автотранспорта.
  • 1. «к-ɛ»-модель и замыкание Буссинеска.
  • 2. «к-ɛ»-модель с нелинейной зависимостью тензора анизотропии турбулентности от тензоров скорости деформации и завихренности.
  • 3. Дифференциальная модель напряжений Рейнольдса.
  • 4. Уравнение переноса примеси.
  • 5. Граничные условия.
  • 6. Параметризация влияния городской растительности.
  • 7. Параметризация влияния на турбулентность движущегося автотранспорта.
  • Численный метод решения.
  • 1. Аппроксимация адвективно-диффузионного уравнения переноса. Решение сеточных уравнений.
  • 2. Схема MLU (MLU - Monotonized Linear- Upwind).
  • 3. Применение схемы MLU.
  • 4. Алгоритм решения уравнений Навье-Стокса.
  • 5. Численная реализация метода пристеночных функций.
  • Течение за обращённым назад уступом.
  • Течение за отдельно стоящим деревом.
  • Результаты тестирования численной модели (течение вокруг куба).
  • Обтекание расположенных последовательно по потоку двух кубов.
  • Расчёт зависимости концентрации в уличном каньоне от направления ветра.
  • Численное исследование движения воздуха и переноса примеси в уличном каньоне в двумерной постановке.
  • Расчёт пространственной аэродинамики и переноса примеси в районе ул. Гёттенгер в г. Ганновер.
  • Численное исследование движения воздуха и переноса примеси для условий MUST (Mock Urban Setting Trial) эксперимента.
  • Численное исследование аэродинамической картины и распространения выбросов автотранспорта для участка городской застройки Томска.
  • ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩЕЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА И ПЕРЕНОСА ПРИМЕСИ В УЛИЧНЫХ КАНЬОНАХ.
  • Физическая и математическая постановка задачи.
  • 1. Физическая постановка задачи.
  • 2. Математическая постановка задачи.
  • 3. Подсеточная модель Смагоринского и замыкание динамического типа.
  • 4. Уравнение переноса тепла или концентрации примеси.
  • 5. Граничные условия.
  • Численный метод решения дифференциальной задачи для LES-подхода.
  • 1. Построение вычислительной сетки.
  • 2. Аппроксимация уравнения переноса.
  • 3. Алгоритм решения нестационарных уравнений движения.
  • 4. Численная реализация динамической модели.
  • 5. К выбору метода решения сеточных уравнений.
  • 6. Тестирование численного метода.
  • Параллельная реализация численного метода решения разностной задачи.
  • 1. Подходы к распараллеливанию численного метода решения адвективнодиффузионного уравнения.
  • 2. Распараллеливание итерационных методов решения СЛАУ и анализ эффективности полученных реализаций.
  • Результаты применения вихреразрешающей модели турбулентности.
  • 1. Турбулентное течение в прямолинейном канале.
  • 2. Обтекание цилиндра квадратного поперечного сечения.
  • 3. Исследование движения воздуха и переноса примеси в уличном каньоне.
  • 4. Численное моделирование движения воздуха и переноса примеси от автотранспорта для участка городской застройки Томска.
  • Заключение.
  • Список литературы.
  • Список сокращений и обозначений.
  • ИЛЛЮСТРАЦИИ:
  • Уличный каньон и модель каньона в аэродинамической трубе с решетчатыми контейнерами, наполненными волокнистым материалом.
  • Фотография метеорологической мачты и инструментов измерения в каньоне.
  • Акустический анемометр, размещенный на 6-метровой вышке, и часть участка с массивом контейнеров.
  • Расположение различных устройств для забора проб газа в г. Оклахоме.
  • Уличный каньон Sperrstrasse (г. Базель) с метеорологической мачтой высотой 32 м. ; Спутниковые измерения тепловых потоков от г. Базель.
  • Модель массива препятствий MUST эксперимента в аэродинамической трубе ; Модель городской застройки URBAN 2003 эксперимента в аэродинамической трубе.
  • Метеорологическая мачта внутри массива растительности.
  • Схема течения и расчётной области для турбулентного движения воздуха вокруг куба.
  • Схема участка городской застройки Томска.

Ключевые слова

АЭРОДИНАМИКА, МЕХАНИКА, ТУРБУЛЕНТНОСТЬ, УЛИЧНЫЕ КАНЬОНЫ, МОДЕЛИРОВАНИЕ

ОГРАНИЧЕННЫЙ ПРОСМОТР : общий вид издания, доступ к аннотации и содержанию.

Место хранения оригинала : ТОУНБ им. А. С. Пушкина.

Количество файлов: 2; Общий объем: 0.35МБ

В книге представлены математические модели и численные методы для исследования турбулентных течений и переноса примеси в элементах городской застройки - уличных каньонах. Математические модели базируются на использовании осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, замыкание которых проводится с помощью полуэмпирических моделей турбулентности, или на вихреразрешающих моделях турбулентности. В моделях учитывается влияние образующих уличные каньоны зданий, растительности, расположенной между зданиями, и движущегося по улицам потока автомобилей. Для численной реализации рассматриваемых математических моделей используются метод конечных объемов, явные и неявные разностные схемы высокого порядка аппроксимации, различные вычислительные алгоритмы, позволяющие получать согласованные поля скорости и давления. Для вихреразрешающей модели уличного каньона подробно рассматриваются эффективные подходы решения сеточных уравнений на многопроцессорной технике с распределенной памятью. Разработанные математические модели были применены для исследования движения воздуха и переноса примеси для различных участков городской застройки, установлены зависимости характера течения и интенсивности накопления примеси от конфигурации каньона, расположения в нем элементов городской растительности, интенсивности движения потока автомобилей и ряда других параметров.

Заметили ошибку в тексте?