Atmospheric Boundary Layers: Nature, Theory and Applications to Environmental Modelling and Security

بیشتر مدل‌های بسته‌شدن توربولانسی که عملاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، مبتنی بر مفهوم حمل و نقل پایین هستند. بر این اساس، مدل‌ها واحدهای متلاطم تکانه و اسکالرها را به‌عنوان محصولی از گرادیان میانگین ویژگی انتقال‌یافته و ضریب انتقال آشفته متناظر (ویسکوزیته گردابی، K، هدایت گرمایی، K، یا انتشار، K) بیان می‌کنند. Fol-M H D lowing Kolmogorov (1941)، ضرایب انتقال آشفته متناسب با مقیاس سرعت آشفته، u و مقیاس طول، l : T T K ? ک ک تو ل (1) M H D T T 2 معمولاً u با انرژی جنبشی آشفته (TKE) در واحد جرم شناسایی می شود، E و KT از معادله بودجه TKE با استفاده از بسته شدن Kolmogorov برای نرخ اتلاف TKE محاسبه می شود: ? E /t , (2) K K T که در آن t ? l/u مقیاس زمانی اتلاف آشفته است. این رویکرد زمانی توجیه می‌شود که TTT برای پایداری خنثی اعمال شود، جایی که می‌توان l را متناسب با فاصله T از نزدیک‌ترین دیوار در نظر گرفت. با این حال، این روش با مشکلاتی در طبقات (هم پایدار و هم ناتوان) مواجه است. عدد پراندتل آشفته Pr = K /K وابستگی اساسی به لایه TM H نشان می دهد و نمی تواند ثابت در نظر گرفته شود.

Most of practically-used turbulence closure models are based on the concept of downgra- ent transport. Accordingly the models express turbulent uxes of momentum and scalars as products of the mean gradient of the transported property and the corresponding turbulent transport coef cient (eddy viscosity, K , heat conductivity, K , or diffusivity, K ). Fol- M H D lowing Kolmogorov (1941), turbulent transport coef cients are taken to be proportional to the turbulent velocity scale, u , and length scale, l : T T K ? K ? K ? u l . (1) M H D T T 2 Usually u is identi ed with the turbulent kinetic energy (TKE) per unit mass, E ,and K T is calculated from the TKE budget equation using the Kolmogorov closure for the TKE dissipation rate: ? ? E /t , (2) K K T where t ? l /u is the turbulent dissipation time scale. This approach is justi ed when it T T T is applied to neutral stability ows, where l can be taken to be proportional to the distance T from the nearest wall. However, this method encounters dif culties in strati ed ows (both stable and uns- ble). The turbulent Prandtl number Pr = K /K exhibits essential dependence on the T M H strati cation and cannot be considered as constant.