УДК 519.6:551.511.6
АТМОСФЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕМЕНТАХ
ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ
Аннотация. Показаны эффективность и точность предлагаемых гидродинамической модели атмосферы, турбулентной модели замыкания, методов аппроксимации производных первого и второго порядков на неравномерной сетке и абсолютно устойчивая разностная схема на основе решения прикладных задач. Проведено сравнение результатов математического моделирования аэродинамики уличных каньонов с существующими теоретическими и экспериментальными данными. Исследовано влияние длины уличного каньона и высоты домов на характеристики воздушного потока в городской застройке. Показано, что изменение конфигурации городской застройки приводит не только к количественному, но и к существенному качественному изменению картины течения воздуха и его скорости.
Ключевые слова: гидродинамическая мезомасштабная модель атмосферы, разностная схема, замыкание модели турбулентности, скорость ветра, ротор скорости, прямоугольный канал, уличный каньон, городская застройка.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Прусов Виталий Арсениевич,
доктор физ.-мат. наук, профессор, главный научный сотрудник Украинского гидрометеорологического института ГСЧС Украины и НАН Украины, Киев,
vitaliy@softick.com
Дорошенко Анатолий Ефимович,
доктор физ.-мат. наук, профессор Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», ведущий научный сотрудник Института программных систем НАН Украины, Киев,
doroshenkoanatoliy2@gmail.com
Сологуб Татьяна Андреевна,
научный сотрудник Украинского гидрометеорологического института ГСЧС Украины и НАН Украины, Киев,
sologub@uhmi.org.ua
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Prusov V., Doroshenko A. Computational techniques for modeling atmospheric processes. Hershey: IGI Global USA, 2018. 460 p.
- Прусов В.А., Романюк А.П. Математическая модель турбулентности для стратифицированных сред. Наукові праці УкрНДГМІ. 1998. Вип. 246. С. 35–45.
- Reynolds O. On the dynamical theory of incompressible viscous fluids and the determination of the criterion. Phil. Trans. Roy. Soc. 1895. Vol. 174. P. 935–982.
- Бызова И.Л., Иванов В.Н., Гаргер Э.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. 263 с.
- Методы расчета турбулентных течений. Под ред. В. Колльмана. Москва: Мир, 1984. 464 с.
- Турбулентность. Принципы и применения. Под ред. У. Фроста, Т. Моулдена. Москва: Мир, 1980. 535 с.
- Galperin B., Kantha L., Hassid S., Rosati A. A quasi-equilibrium turbulent energy model for geophysical flows. J. Atmos. Sci. 1988. Vol. 45. P. 55–62.
- Boussinesq J. Theorie de l’ecoulement tourbillant. Mem. Pres. Acad. Sci. 1877. XXIII. 46 p.
- Колмогоров А. Локальная структура турбулентности в несжимаемой жидкости при очень больших числах Рейнольдса. ДАН СССР. 1941. Т. 39. С. 299–303.
- Rotta J. Statistische Theorie nichthomogener Turbulenz. 1. Zeitscrift fr Physik. 1951. Bd 129. S. 129–142.
- Prandtl L. Uber die ausgebildete Turbulenz. ZAMM. 1925. Vol. 5. P. 136–139.
- v Karman Th. Mechanische Ahnlichkeit und Turbulenz. Nachr. Ges. Wiss. Gottingen, Math. Phys. Klasse. 1930. Vol. 58. P. 337–346.
- Thom A.S. Momentum, mass and heat exchange of plant communities. Vegetation and the atmosphere. Monteith J.L. (ed.). Vol. 1. Principles. London: Academic Press, 1975. P. 57–109.
- Prusov V., Doroshenko A., Farago I., Havasi A. On the numerical solution of the three-dimensional advection-diffusion equation. Проблеми програмування. 2006. № 2-3. С. 641–647.
- Прусов В.А., Дорошенко А.Е., Черныш Р.И., Гук Л.Н. Эффективная разностная схема численного решения задачи конвективной диффузии. Кибернетика и системный анализ. 2007. № 3. С. 64–74.
- Nikuradse J. Gesetzmssigkeit der turbulenten Strmung in glatten Rohren. Forschg. Arb. Ing.-Wes., Ausgabe. 1932. N 356.
- Nikuradse I. Stroemungsgesetze in rauhen Rohren. Forschungs-Heft (Forschungs auf dem Gebiete des Ingenieur-wesens). 1933. N 361. Р. 1–22.
- Coles D. The law of the wake in the turbulent boundary layer. Journal of Fluid Mechanics. 1956. N 1. 191 p.
- Kline S.J., Runstadler P.W. Some preliminary results of visual studies of the flow model of the wall layers of the turbulent boundary layer. ASME Transactions. Series E. 1959. Vol. 26, N 2. P. 166–170.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Москва: Наука, 1969. 742 с.
- Brundrett E., Baines W.D. The production and diffusion of vorticity in duct flow. J. Fluid Mech. 1964. Vol. 19. P. 375–394.
- Корнилов В.И. Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях. Новосибирск: Наука, 2000. 398 с.
- Gessner F.B., Jones J.B. On some aspects of fully developed turbulent flow in rectangular channels. J. Fluid Mech. 1965. Vol. 23. P. 689–713.
- Brundrett E., Baines W.D. The production and diffusion of vorticity in duct flow. J. Fluid Mech. 1964. Vol. 19. P. 375–394.
- Melling A., Whitelaw J.H. Turbulent flow in a rectangular duct. J. Fluid Mech. 1976. Vol. 78, N 2. P. 289–315.
- Тепакс Л.А. Равномерное турбулентное движение в трубах и каналах. Таллин: Валгус, 1975. 255 с.
- Han I.S. Hydrodynamic entrance length for incompressible flow in rectangular ducts. Trans. ASME, J. Applied Mechanics. 1960. Vol. 27, N 3. P. 403–408.
- Chan T.L., Dong G., Leung C.W., Cheung C.S., Hung W.T. Validation of a two-dimensional pollutant dispersion model in an isolated street canyon. Atmospheric Environment. 2002. Vol. 36, N 5. P. 861–872.
- Mestayer P.G., Sini J.-F., Jobert M. Simulation of the wall temperature influence on flows and dispersion within street canyons. Proc. 3rd International Conference on Air Pollution (Porto Carras). 1995. Vol. 1. P.106–109.
- Xie X., Huang Z., Wang J., Xie Z. The impact of solar radiation and street layout on pollutant dispersion in street canyon. Building and Environment. 2005. V. 40. P. 201–212.
