LES-модель турбулентного атмосферного планетарного пограничного слоя: описание и тестовые расчеты

Abstract

Приведено описание вихреразрешающей модели LESNIC с динамической смешанной схемой турбулентного подсеточного замыкания. Детально рассмотрены использованные в модели конечно-разностные схемы и их свойства. Выполнены тестовые расчеты нейтрально стратифицированного атмосферного планетарного пограничного слоя над однородной шероховатой поверхностью. Результаты показывают, что модель LESNIC правильно воспроизводит основные характеристики этого слоя – угол поворота ветра, коэффициент сопротивления, профили скорости. На основе тестовых расчетов показано, что данная модель может быть использована для целенаправленных численных исследований планетарного пограничного слоя

Наведено опис вихоророздільної моделі LESNIC з динамічною змішаною схемою турбулентного підсіткового замикання. Детально розглянуті використані в моделі кінцеворізницеві схеми та їх властивості. Виконані тестові розрахунки нейтрально стратифікованого атмосферного планетарного прикордонного шару над однорідною шорсткою поверхнею. Результати показують, що модель LESNIC правильно відтворює основні характеристики цього шару – кут повороту вітру, коефіцієнт опору, профілі швидкості. На основі тестових розрахунків показано, що ця модель може бути використана для цілеспрямованих чисельних досліджень планетарного прикордонного шару.

Description of the eddy-resolving model LESNIC with dynamic mixed scheme of turbulent sub-grid closure is given. The finite-difference schemes used in the model and their features are examined in details. Test calculations of the neutrally stratified atmospheric planetary boundary layer over a homogeneous rough surface are performed. The results show that the model LESNIC correctly reproduces main characteristics of this layer, i.e. the angle of wind rotation, the resistance coefficient and velocity profiles. Based on the test calculations it is shown that the model can be used for targeted numerical investigations of the planetary boundary layer.