Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...
Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ... Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...
2. MODELLO MATEMATICO DEL PBL.—————————————————————————————————————suo gradiente verticale.• Il quinto termine del membro di destra della (2.75), cioè il tasso di dissipazione dell’energia cineticaturbolenta si parametrizza come segue:ε =22 5EB3 21 λ[2.77b]In questo modo il tasso di dissipazione dell’energia cinetica turbolenta risulta direttamenteproporzionale ad E ed inversamente proporzionale alla lunghezza di scala. La costante numerica B 1vale 16.6.• Il secondo termine della (2.76), cioè il gradiente verticale del flusso di varianza della temperatura (èun momento centrale terzo), viene parametrizzato nel modo seguente:∂ ' θ '∂z∂ ⎡= ⎢∂z⎢⎣2 2w −13 1 2 '2B1⋅ λ ⋅ E∂θ∂z⎤⎥⎥⎦[2.77c]• l’ultimo termine della (2.76), cioè la dissipazione della varianza di temperatura viene parametrizzatacome:21 2 θ 'ε θ= 2E[2.77d]B2 λdove la costante numerica B 2 è pari a 10.1. Questa parametrizzazione è decisamente drastica edevidenzia una proporzionalità diretta tra la varianza della temperatura e la sua dispersione viscosa.Per poter completare la chiusura del modello è ora necessario individuare una parametrizzazione per icoefficienti di scambio K u e K h . Senza entrare nei dettagli, per i quali si rimanda ai riferimenti citati, unavolta definite le variabili seguenti:si ha che:23λ A2g ∂θΦ = ⋅ ⋅E θ ∂z[2.78a]22 2( A )⎡⎛⎞ ⎛ ⎞ ⎤1λ⎢∂u∂vΞ = 3 ⋅ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥E ⎢⎥⎣⎝∂z⎠ ⎝ ∂z⎠ ⎦[2.78b]q = 2E[2.78c]K uK h=1 +=1 +A1qλ⋅ { 1−3C1+ [ B2( 1−3C1)− 12A1C1− 3A2] Φ}2( 7A+ B ) Φ + 3A( 4A+ B ) Φ + Ξ[ 1+( B − 3A) Φ]1211A2qλ( 1+3A1Φ + 3C1Ξ)2( 7A+ B ) Φ + 3A( 4A+ B ) Φ + Ξ[ 1+( B − 3A) Φ]1211222222[2.79a][2.79b]—————————————————————————————————————- 91 -
2. MODELLO MATEMATICO DEL PBL.—————————————————————————————————————Nelle due relazioni precedenti sono presenti molte costanti numeriche per le quali sono stati proposti ivalori seguenti (Hassid e Galperin, 1984):(A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , C 1 ) = (0.92, 0.587, 16.6, 10.1, 0.08)Un ulteriore elemento di parametrizzazione è il controgradiente γ c che è dato dalla relazione:γc=32AλE2E + 12AA λ11 22⋅ g θ ⋅θ'22∂θ⋅ g θ ⋅∂z[2.79c]Fin qui nulla si è detto a proposito della lunghezza di scala l. Sun e Ogura (1980) hanno proposto lerelazioni seguenti:⎧⎪lul = ⎨⎪min⎩( l , l )us∂θse ≤ 0∂z∂θse > 0∂z[2.80a]Se k è la costante di Von Karman e z i l’altezza del PBL, la lunghezza di scala l u è data da:dovekzl u= [2.80b]kz1+ll0= 0. 1S0∞∫E01 ∞∫01 2Ez ⋅ dz1 2dz[2.80c]⎧0.75+ 1.25⋅z zise z < ziS1 = ⎨[2.80d]⎩ 2se z ≥ ziPer la lunghezza l s , è stata proposta la relazione seguente:l s=g0.56E⎛ ⎞⎜∂θ⎟θ ⋅⎝ ∂z⎠[2.80e]Con tutte queste parametrizzazioni, il modello costituito dalle relazioni prognostiche (2.73), (2.75) e(2.76) è finalmente chiuso e quindi risolubile, almeno numericamente. Il fatto che in tale modelloappaiano sia l’energia cinetica turbolenta che la varianza della temperatura potenziale virtualegarantisce una buona capacità del modello a rappresentare le situazioni convettive, cosa che si èeffettivamente riscontrata nelle applicazioni pratiche.—————————————————————————————————————- 92 -
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2. MODELLO MATEMATICO DEL PBL.—————————————————————————————————————Nelle due relazioni precedenti sono presenti molte costanti numeriche per le quali sono stati proposti ivalori seguenti (Hassid e Galperin, 1984):(A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , C 1 ) = (0.92, 0.587, 16.6, 10.1, 0.08)Un ulteriore elemento di parametrizzazione è il controgradiente γ c che è dato dalla relazione:γc=32AλE2E + 12AA λ11 22⋅ g θ ⋅θ'22∂θ⋅ g θ ⋅∂z[2.79c]Fin qui nulla si è detto a proposito della lunghezza di scala l. Sun e Ogura (1980) hanno proposto lerelazioni seguenti:⎧⎪lul = ⎨⎪min⎩( l , l )us∂θse ≤ 0∂z∂θse > 0∂z[2.80a]Se k è la costante di Von Karman e z i l’altezza del PBL, la lunghezza di scala l u è data da:dovekzl u= [2.80b]kz1+ll0= 0. 1S0∞∫E01 ∞∫01 2Ez ⋅ dz1 2dz[2.80c]⎧0.75+ 1.25⋅z zise z < ziS1 = ⎨[2.80d]⎩ 2se z ≥ ziPer la lunghezza l s , è stata proposta la relazione seguente:l s=g0.56E⎛ ⎞⎜∂θ⎟θ ⋅⎝ ∂z⎠[2.80e]Con tutte queste parametrizzazioni, il modello costituito dalle relazioni prognostiche (2.73), (2.75) e(2.76) è finalmente chiuso e quindi risolubile, almeno numericamente. Il fatto che in tale modelloappaiano sia l’energia cinetica turbolenta che la varianza della temperatura potenziale virtualegarantisce una buona capacità del modello a rappresentare le situazioni convettive, cosa che si èeffettivamente riscontrata nelle applicazioni pratiche.—————————————————————————————————————- 92 -