Численное моделирование развитой горизонтальной циркуляции в атмосферном пограничном слое
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2009.2.1.5Ключевые слова:
пограничный слой атмосферы, турбулентность, спиральность, организованные вихревые структуры, численное моделированиеАннотация
Построена численная модель, описывающая динамику организованных вихревых структур в экмановском пограничном слое атмосферы, учитывающая влияние турбулентной спиральности. Результаты численного моделирования воспроизводят вихри с размерами и периодичностью, близкими к наблюдаемым в эксперименте. Наблюдается также согласование с теоретическими представлениями об ослаблении энергетического каскада в сторону мелкомасштабных мод при наличии спиральности.
Скачивания
Библиографические ссылки
Walter B.A., Oberlander J. Observation of longitudinal rolls in near neutral atmosphere // Monthly Weather Review. - 1982. - № 112. - P. 200-208. DOI
Орданович А.Е. Математическое моделирование «облачных» улиц в пограничном слое атмосферы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1988. - № 24. - С. 922-931.
Ginis I., Khain A.P., Morozovsky E. Effects of large eddies on the structure of the marine boundary layer under strong wind conditions // J. Atmos. Sci. - 2004. - № 64. - P. 3049-3063. DOI
Орданович А.Е., Пашковская Ю.В. Влияние термической стратификации на устойчивость экмановского течения // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. - 1998. - № 3. - С. 71-75.
Kaylor R.E. and Faller A. Instability of the stratified Ekman boundary layer and the generation of internal waves // J. Atmos. Sci. - 1972. - V. 29, № 3. - P. 497-509. DOI
Браун Н.А. Аналитические методы моделирования планетарного пограничного слоя - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 151 с.
Lilly D.K. On the stability of Ekman boundary flow // J. Atmos. Sci. - 1966. - № 23. - P. 481-494. DOI
Weckwerth T.M., Wilson J.W., Wakimoto R.M., Crook N.A. Horizontal Convective Rolls: Determining the Environmental Conditions Supporting their Existence and Characteristics // Monthly Weather Review. - 1997. - V. 125 (4). - P. 505-526. DOI
Пономарев В.М., Хапаев А.А., Чхетиани О.Г. Роль спиральности в формировании вторичных структур в экмановском пограничном слое // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. - 2003. - Т. 39, № 4. - С. 435-444.
Орданович А.Е., Пашковская Ю.В. Исследование устойчивости неоднородного экмановского пограничного слоя // Вестн. Моск. ун-та. Сер.1. Математика, механика. - 1995. - № 3. - С. 53-59.
Курганский М.В. Связь между спиральностью и потенциальным вихрем в сжимаемой вращающейся жидкостью // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1989. - Т. 25 (12). - C. 1326-1329.
Hide R. Superhelicity, helicity and potential vorticity. Geophys // Astrophys. Fluid Dyn. - 1989. - V. 48. - P. 69-79. DOI
Копров Б.М., Копров В.М., Пономарев В.М., Чхетиани О.Г. Измерение турбулентной спиральности и ее спектра в пограничном слое атмосферы // ДАН. - 2005. - Т. 403 (5). - С. 627-630.
Etling D. Some aspects of helicity in atmospheric flows // Beitraege zur Physik der Atmosphaere . - 1985. - V. 58. - P. 88-100.
Чхетиани О.Г. О спиральной структуре Экмановского пограничного слоя. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. - 2001. - Т. 37, № 5. - С. 614-620.
Пономарев В.М., Чхетиани О.Г., Шестакова Л.В. Нелинейная динамика крупномасштабных вихревых структур в турбулентном Экмановском слое // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. - 2007. - № 2. - С. 81-91
Михайлова Л.А., Орданович А.Е. Моделирование двухмерных упорядоченных вихрей в пограничном слое атмосферы // Метеорология и гидрология. - 1988. - № 11. - С. 29-42.
Mason P., Sykes R. A two-dimensional numerical study of horizontal roll vortices in the neutral atmospheric boundary layer // Quart. J. Roy. Met. Soc. - 1980. - V. 106, N. 448. - С. 351-366. DOI
Deardorf J.W. Numerical investigation of neutral and unstable planetary layer // J. Atmos. Sci. - 1972. -V. 29. - P.91-115. DOI
Coleman G.N., Ferziger J.H., Spalart P.R. A numerical study of the turbulent Ekman layer // J. Fluid Mech. - 1990. - V. 213. - P. 313-348. DOI
Coleman G.N., Ferziger J.H., Spalart P.R. A numerical study of the convective boundary layer // Boundary-Layer Meteor. - 1994. - V. 70, № 3. - P. 247-272. DOI
Пономарев В.М., Чхетиани О.Г. Полуэмпирическая модель пограничного слоя атмосферы с параметризацией влияния турбулентной спиральности. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. - 2005. - Т. 41, № 4. - С. 464-479.
Тарунин Е.Л. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990. - 228с.
Роуч П. Вычислительная гидродинамика. - М.: Мир, 1980. - 618с.
Arakawa A. Computational Design for Long-Term Numerical Integration of the Equations of Fluid Motion: Two-Dimensoinal Incompressible Flow // Journal of Computational Physics. - 1997. - V. 135. - P. 103-114. DOI
Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. - М.: Наука, 1989. - 432с.
Brooks I.M., Rogers D.P. Aircraft Observations of Boundary Layer Rolls off the Coast of California // J. Atmos. Sci. - 1997. - V. 94. - P. 1834-1849. DOI
LeMone M.A.. The structure and dynamics of horizontal roll vortices in the planetary boundary layer // J. Atmos. Sci. - 1973. - V. 30. - P. 1077-1091. DOI
Foster R.C. An analytic model for planetary boundary roll vortices: / Ph. D. thesis, University of Washington. - Seattle, 1996. - 195 p.
###
Walter B.A., Oberlander J. Observation of longitudinal rolls in near neutral atmosphere // Monthly Weather Review. - 1982. - No 112. - P. 200-208. DOI
Ordanovic A.E. Matematiceskoe modelirovanie <> ulic v pogranicnom sloe atmosfery // Izv. AN SSSR. Fizika atmosfery i okeana. - 1988. - No 24. - S. 922-931.
Ginis I., Khain A.P., Morozovsky E. Effects of large eddies on the structure of the marine boundary layer under strong wind conditions // J. Atmos. Sci. - 2004. - No 64. - P. 3049-3063. DOI
Ordanovic A.E., Paskovskaa U.V. Vlianie termiceskoj stratifikacii na ustojcivost’ ekmanovskogo tecenia // Izv. RAN. Mehanika zidkosti i gaza. - 1998. - No 3. - S. 71-75.
Kaylor R.E. and Faller A. Instability of the stratified Ekman boundary layer and the generation of internal waves // J. Atmos. Sci. - 1972. - V. 29, No 3. - P. 497-509. DOI
Braun N.A. Analiticeskie metody modelirovania planetarnogo pogranicnogo sloa - L.: Gidrometeoizdat, 1976. - 151 s.
Lilly D.K. On the stability of Ekman boundary flow // J. Atmos. Sci. - 1966. - No 23. - P. 481-494. DOI
Weckwerth T.M., Wilson J.W., Wakimoto R.M., Crook N.A. Horizontal Convective Rolls: Determining the Environmental Conditions Supporting their Existence and Characteristics // Monthly Weather Review. - 1997. - V. 125 (4). - P. 505-526. DOI
Ponomarev V.M., Hapaev A.A., Chetiani O.G. Rol’ spiral’nosti v formirovanii vtoricnyh struktur v ekmanovskom pogranicnom sloe // Izv. RAN. Fizika atmosfery i okeana. - 2003. - T. 39, No 4. - S. 435-444.
Ordanovic A.E., Paskovskaa U.V. Issledovanie ustojcivosti neodnorodnogo ekmanovskogo pogranicnogo sloa // Vestn. Mosk. un-ta. Ser.1. Matematika, mehanika. - 1995. - No 3. - S. 53-59.
Kurganskij M.V. Svaz’ mezdu spiral’nost’u i potencial’nym vihrem v szimaemoj vrasausejsa zidkost’u // Izv. AN SSSR. Fizika atmosfery i okeana. - 1989. - T. 25 (12). - C. 1326-1329.
Hide R. Superhelicity, helicity and potential vorticity. Geophys // Astrophys. Fluid Dyn. - 1989. - V. 48. - P. 69-79. DOI
Koprov B.M., Koprov V.M., Ponomarev V.M., Chetiani O.G. Izmerenie turbulentnoj spiral’nosti i ee spektra v pogranicnom sloe atmosfery // DAN. - 2005. - T. 403 (5). - S. 627-630.
Etling D. Some aspects of helicity in atmospheric flows // Beitraege zur Physik der Atmosphaere . - 1985. - V. 58. - P. 88-100.
Chetiani O.G. O spiral’noj strukture Ekmanovskogo pogranicnogo sloa. Izv. RAN. Fizika atmosfery i okeana. - 2001. - T. 37, No 5. - S. 614-620.
Ponomarev V.M., Chetiani O.G., Sestakova L.V. Nelinejnaa dinamika krupnomasstabnyh vihrevyh struktur v turbulentnom Ekmanovskom sloe // Izv. RAN. Mehanika zidkosti i gaza. - 2007. - No 2. - S. 81-91
Mihajlova L.A., Ordanovic A.E. Modelirovanie dvuhmernyh uporadocennyh vihrej v pogranicnom sloe atmosfery // Meteorologia i gidrologia. - 1988. - No 11. - S. 29-42.
Mason P., Sykes R. A two-dimensional numerical study of horizontal roll vortices in the neutral atmospheric boundary layer // Quart. J. Roy. Met. Soc. - 1980. - V. 106, N. 448. - S. 351-366. DOI
Deardorf J.W. Numerical investigation of neutral and unstable planetary layer // J. Atmos. Sci. - 1972. -V. 29. - P.91-115. DOI
Coleman G.N., Ferziger J.H., Spalart P.R. A numerical study of the turbulent Ekman layer // J. Fluid Mech. - 1990. - V. 213. - P. 313-348. DOI
Coleman G.N., Ferziger J.H., Spalart P.R. A numerical study of the convective boundary layer // Boundary-Layer Meteor. - 1994. - V. 70, No 3. - P. 247-272. DOI
Ponomarev V.M., Chetiani O.G. Poluempiriceskaa model’ pogranicnogo sloa atmosfery s parametrizaciej vliania turbulentnoj spiral’nosti. // Izv. RAN. Fizika atmosfery i okeana. - 2005. - T. 41, No 4. - S. 464-479.
Tarunin E.L. Vycislitel’nyj eksperiment v zadacah svobodnoj konvekcii. - Irkutsk: Izd-vo Irkut. un-ta, 1990. - 228s.
Rouc P. Vycislitel’naa gidrodinamika. - M.: Mir, 1980. - 618s.
Arakawa A. Computational Design for Long-Term Numerical Integration of the Equations of Fluid Motion: Two-Dimensoinal Incompressible Flow // Journal of Computational Physics. - 1997. - V. 135. - P. 103-114. DOI
Samarskij A.A., Gulin A.V. Cislennye metody. - M.: Nauka, 1989. - 432s.
Brooks I.M., Rogers D.P. Aircraft Observations of Boundary Layer Rolls off the Coast of California // J. Atmos. Sci. - 1997. - V. 94. - P. 1834-1849. DOI
LeMone M.A.. The structure and dynamics of horizontal roll vortices in the planetary boundary layer // J. Atmos. Sci. - 1973. - V. 30. - P. 1077-1091. DOI
Foster R.C. An analytic model for planetary boundary roll vortices: / Ph. D. thesis, University of Washington. - Seattle, 1996. - 195 p.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2009 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
