Utjecaj mjerila na strukturu modeliranog atmosferskog graničnog sloja

doctoral thesis

• Title (english): The effect of scale on the structure of atmospheric boundary layer model
• Author: Hrvoje Kozmar
• Mentor: Zdravko Virag (mentor)
• Committee member: Andreja Werner (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Zdravko Virag (član povjerenstva)
• Committee member: Luka Sopta (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2005-11-23, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering
• Universal decimal classification (UDC): 55 - Geology. Meteorology. Hydrology ; 53 - Physics

Abstract

Eksperimentalno je istražen utjecaj mjerila na strukturu modeliranog atmosferskog graničnog sloja i promjene strukture strujanja u određenom mjerilu za različite modele atmosferskog graničnog sloja. U zračnom tunelu su Counihanovom metodom generirani modeli atmosferskog graničnog sloja karakterizirani eksponentom zakona potencije 0.17, 0.21 i 0.35 u mjerilima 1:500, 1:333 i 1:250. Razmatrane su vrijednosti najvažnijih parametara koji definiraju strukturu strujanja: osrednjene vrijednosti brzine, intenziteti turbulencije, tangencijalno Reynoldsovo naprezanje, integralna duljinska mjera turbulencije i spektar turbulentnih pulzacija. Potvrđena je osnovna hipoteza rada da mjerilo simulacije ima utjecaja na strukturu modela atmosferskog graničnog sloja. U gornjem dijelu graničnog sloja s povećanjem mjerila dolazi do smanjenja osrednjenih vrijednosti brzine zbog utjecaja sekundarnog graničnog sloja, a intenzitet turbulencije brže opada s povećanjem visine. Iznosi Reynoldsovog naprezanja u gornjem dijelu modela atmosferskog graničnog sloja se smanjuju s povećanjem mjerila. U donjem dijelu graničnog sloja razlike vremenski osrednjenih struktura strujanja u različitim mjerilima su relativno male. Vrijednosti intenziteta turbulencije i Reynoldsovog naprezanja su veće u mjerilu u kojem je postignuta veća hrapavost podloge. Integralna duljinska mjera turbulencije se na određenoj visini unutar graničnog sloja povećava sa smanjenjem mjerila. Razlike u profilima spektara energije turbulentnih pulzacija uslijed promjene mjerila se mogu zanemariti.

Abstract (english)

Scale effects on the structure of atmospheric boundary layer model were experimentally investigated. Changes in the flow structure for the same scale and different atmospheric boundary layer models were also under examination. Using the Counihan method, atmospheric boundary layer models characterized by the power law exponents 0.17, 0.21 and 0.35 in the scales of 1:500, 1:333 and 1:250, were generated in the wind tunnel. The most important parameters of flow structure, e.g. mean velocity, turbulence intensities, Reynolds stress, integral length scale, power spectra, were discussed. The main hypothesis of this work has been confirmed. The changes of the simulation scale affect the flow structure in the model of atmospheric boundary layer. In the upper part of the boundary layer the mean velocities decrease with an increase in the scale due to a secondary boundary layer, and simultaneously the turbulence intensity decreases faster with an increase in the height. The Reynolds stress in the upper part of the boundary layer decreases with an increase in the scale. In the lower part of the boundary layer variations of the mean flow in different scales are relatively small. The turbulence intensity and Reynolds stress are higher in the scales with a rougher surface. The integral length scale at a specific height of the boundary layer increases with a decrease in the scale. Excursions of power spectra due to changes of the scale can be neglected.

• Keywords: atmosferski granični sloj; zračni tunel; modeliranje; mjerilo
• Keywords (english): atmospheric boundary layer; wind tunnel; modeling; scale
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:420675
• Study programme: Title: Mechanical Engineering and Naval Architecture; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2020-12-04 13:08:20