Thesis (Selection of subject)Thesis (Selection of subject)(version: 285)
Assignment details
   Login via CAS
Simulace turbulence v konvektivní mezní vrstvě atmosféry
Thesis title in Czech: Simulace turbulence v konvektivní mezní vrstvě atmosféry
Thesis title in English: Simulation of turbulence in the convective planetary boundary layer
Key words: turbulence, konvekce, mezní vrstva atmosféry, simulace velkých vírů
English key words: turbulence, convection, planetary boundary layer, large eddy simulation
Academic year of topic announcement: 2018/2019
Type of assignment: Bachelor's thesis
Thesis language: čeština
Department: Department of Atmospheric Physics (32-KFA)
Supervisor: Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.
Author:
Guidelines
Cílem práce je seznámit se s modelem ELMM (Extended Large Eddy Microscale Model - https://bitbucket.org/LadaF/elmm) vyvinutým na KFA MFF a s metodou simulace velkých vírů (large eddy simulation - LES) a jejím použitím pro konvektivní mezní vrstvy. Poté pomocí modelu simulovat děje v konvektivní mezní vrstvě atmosféry nad plochým a zjednodušeným pravidelně zvlněným terénem. Porovnat profily rychlosti větru, teploty, vlhkosti a turbulentních toků s teoretickými modely a měřeními na základě teorie podobnosti. Porovnat vypočtený časový vývoj konvektivní mezní vrstvy s teoretickým modelem tzv. směšovací vrstvy (mixed layer model) v závislosti na počátečních a okrajových podmínkách. Vyhodnotit vliv terénu na proudění v mezní vrstvě a popsat sekundární proudění vyvolané terénem.
References
Fedorovich et al., ENTRAINMENT INTO SHEARED CONVECTIVE BOUNDARY LAYERS AS PREDICTED BY DIFFERENT LARGE EDDY SIMULATION CODES, 16th Symp. On Boundary Layers and Turbulence, Amer. Meteor. Soc., 2004

Kosmann et al., Aspects of the convective boundary layer structure over complex terrain, Atmospheric Environment, Volume 32, Issue 7, 1998

Rotach a Zardi, On the boundary-layer structure over highly complex terrain: key findings from MAP. Q. J. R. Meteorol. Soc. 133(625), 2007



Stull, An Introduction to Boundary Layer Meteorology, Kluwer, 1988.

Aria, Introduction To Micrometeorology, Academic Press, 2001.

Nieuwstadt, Atmospheric Turbulence and Air Pollution Modelling, Reidel P.C., Dordrecht, 1982.

Haugen, D. A. (ed.), Workshop on Micrometeorology, American Meteorological Society, Boston, 1973.

Další odborná časopisecká literatura podle doporučení vedoucího.
Preliminary scope of work
Simulace velkých vírů (LES) umožňuje simulovat turbulenci včetně její detailní prostorové i časové struktury. Turbulentní víry které lze popsat použitou výpočetní sítí jsou simulovány přímo a je možné sledovat jejich pohyb a statistické vlastnosti. Tento přístup k modelování turbulentního proudění vznikl právě pro výpočty v mezní vrstvě atmosféry a rozšířil se poté do všech oblastí výpočetní dynamiky tekutin (CFD). Příkladem vizualizace výpočtu konvektivní mezní vrstvy modelem CLMM je http://www.youtube.com/watch?v=d3lz4AV_aUI nebo http://www.youtube.com/watch?v=ZPoxsiDbxx0 . Úkolem práce bude naučit se s modelem pracovat a provést sérii výpočtů s různými vstupními parametry a zpracovat je dle zadání práce.

Přemětem práce by nemělo být programování, ale přesto je práce vhodná zejména pro zájemce pro budoucí vlastní práci na podobných modelech. Schopnost drobných úprav kódu bude prospěšná i v této práci.
Preliminary scope of work in English
Large eddy simulation (LES) allows simulation of atmospheric turbulence and its spatial and temporal structure. Turbulent vortexes larger than the filter scale are simulated directly and it is possible to observe their movement and statistical properties. This approach to modelling of turbulent flows originated in computational studies of the planetary boundary layer. Later it has spreaded to all areas of computational fluid dynamics (CFD). An example of computation of convective boundary layer by model CLMM can be found at http://www.youtube.com/watch?v=d3lz4AV_aUI or http://www.youtube.com/watch?v=ZPoxsiDbxx0 . The main aim of this thesis will be to become familiar with the model and make series of computations with different parameters and process them according to the thesis assignment.

The thesis is not focused on programming, but it is suited especially for students interested in future work on similar models. Ability to perform small adjustments to the code will be beneficial for this thesis.
 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html