Numerické simulace atmosférického proudění užitím metody konečných objemů

Abstract

Magisterská práce se zabývá numerickými simulacemi atmosférického proudění. První část práce je věnována fyzikálnímu popisu problému proudění v mezní vrstvě atmosféry. Následuje formulace matematického modelu a popis numerických metod. Dále práce obsahuje výsledky simulací, založených především na metodě konečných objemů a provedených pomocí vlastnoručně vyvinutého kódu. Nejprve je představena validace vlastního kódu na testovacích případech. Po ověření jsou simulovány a studovány složitější případy. Studované problémy se skládají z dvourozměrných případů proudění přes kopce různých tvarů v mezní vrstvě atmosféry. Kromě diskuse o fyzikálních dopadech kopců, režimů proudění a hustotní stratifikace jsou demonstrovány i dopady různých numerických přístupů. Zkoumání zahrnuje porovnání simulací s experimentálními daty, srovnání různých numerických metod a demonstraci vlivu různých numerických parametrů.

The Master's thesis deals with numerical simulations of atmospheric flows. First part of the work is devoted to the physical description of the problem of flows in the atmospheric boundary layer. It is followed by formulation of mathematical model and description of numerical methods. Thereafter, the work contains results of simulations, based mainly on finite volume method and conducted using a self-developed code. First, validation of the custom~code on test cases is presented. After validation, more complex cases are simulated and studied. The studied problems consist of two-dimensional cases of flows over hills of different shapes in the atmospheric boundary layer. Apart from discussion of the physical impacts of hills, flow regimes and density stratification, impacts of different numerical approaches are also demonstrated. The investigation includes comparison of the simulations with experimental data, comparison of different numerical methods and demonstration of the effects of different numerical parameters.