Numerické modelování proudění s pasivní příměsí

Abstract

V této práci je shrnuta teorie a následně jsou prezentovány výsledky výpočtu prou-dění v mezní vrstvě atmosféry (dále jen "MVA") s pasivní příměsí. Rovnice pro trans-port pasivní příměsi byla autorem doprogramována do softwaru. První část práce se věnuje popisu MVA, jsou uvedeny zákony zachování a systém Navierových Stokesových rovnic, který proudění v MVA popisuje. Dále je odvozena rovnice pro transport pasivní příměsi. V další části práce je popsán matematický model, který je použit pro řešení úloh a jsou uvedeny hypotézy a aproximace, které zjednodušují řešený problém. Pro výpočet turbulence byl použit LES model a celý výpočet byl uskutečněn metodou konečných objemů pomocí open source softwaru OpenFOAM. Závěr práce je věnován výsledkům numerických výpočtů. Byla počítána 2D úloha pro proudění oblastí s pevnou překážkou. Byly použity tři různé LES modely turbu-lence a výpočet byl proveden pro různé vstupní rychlosti. Sledováno bylo pole rych-losti a hodnoty koncentrací pasivní příměsi, které se šířily ze šesti bodových zdrojů umístěných na zemi před překážkou. Následně byly výsledky porovnány s dostupnými výsledky a zhodnoceny příčiny rozdílného chování modelu.

This thesis covers an overview of theory and numerical results of flows simulation in atmospheric boundary layer (ABL) with transport of passive scalar, this part was programmed in the software by author. In the first part there is a description of governing Navier-Stokes equations which describe the ABL flows. The transport equation for passive scalar is also developed here. In the next part of the thesis there is a description of the used mathematical model for numerical simulation. Also hypothesis and approximations which simplify our model are mentioned here. An open source software OpenFOAM was used for numerical simulation. As a numerical method the finite volume method was used and for handling turbulence the LES model was incorporated. Last part of this thesis contains the results of calculations which were performed for 2D test case of flow over the barrier. 3 different LES turbulence models were tested for different inflow velocity profiles and values. Investigation of results was done for velocity field and concentration of passive scalar which came from six dot sources before the barrier. Our results were then compared with available results and causes of different behaviour were discussed.