Aplicación de un Método Combinado de Síntesis y Perturbación para Flujo Turbulento en LES Urbanas de Variación Temporal
Autores: Woo, Ju-Wan; Lee, Sang-Hyun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Estudio
Estrategias de turbulencia de entrada
Simulaciones de grandes remolinos
Capas límite urbanas
Condiciones atmosféricas variables en el tiempo
Generador de turbulencia sintética
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga estrategias de turbulencia de entrada para simulaciones de grandes remolinos (LES) de capas límite urbanas bajo condiciones atmosféricas variables en el tiempo. Se propone un enfoque combinado que integra un generador de turbulencia sintética basado en filtros digitales (STG) con el método de perturbación de celdas (CPM) para reducir la distancia de ajuste de turbulencia y mejorar la mezcla vertical. Utilizando el modelo PALM, se realizaron simulaciones de 24 horas sobre un dominio urbano real en Seúl, capturando transiciones diurnas en estabilidad y dirección del viento. Se compararon seis experimentos: dos ejecuciones de referencia con un alcance aguas arriba extendido y cuatro ejecuciones de análisis sin alcance, aplicando diferentes estrategias de entrada (NOT, STG, CPM y CPM + STG). Los resultados indican que CPM + STG mitiga transiciones estructurales abruptas y sostiene la energía cinética de turbulencia (TKE) de manera más consistente que STG solo, mientras que requiere un menor costo computacional que las configuraciones de alcance extendido. En condiciones diurnas inestables, CPM + STG mejoró la mezcla vertical y preservó la altura de la capa límite local más cerca de los valores de fondo, mientras que el rendimiento nocturno estuvo dominado por el corte inducido por edificios independientemente de la estrategia de entrada. Estos hallazgos sugieren que el enfoque combinado CPM + STG logra un equilibrio entre el realismo físico y la eficiencia computacional, demostrando su potencial como una estrategia de entrada robusta para LES urbanas variables en el tiempo dentro de tamaños de dominio limitados.
Descripción
Este estudio investiga estrategias de turbulencia de entrada para simulaciones de grandes remolinos (LES) de capas límite urbanas bajo condiciones atmosféricas variables en el tiempo. Se propone un enfoque combinado que integra un generador de turbulencia sintética basado en filtros digitales (STG) con el método de perturbación de celdas (CPM) para reducir la distancia de ajuste de turbulencia y mejorar la mezcla vertical. Utilizando el modelo PALM, se realizaron simulaciones de 24 horas sobre un dominio urbano real en Seúl, capturando transiciones diurnas en estabilidad y dirección del viento. Se compararon seis experimentos: dos ejecuciones de referencia con un alcance aguas arriba extendido y cuatro ejecuciones de análisis sin alcance, aplicando diferentes estrategias de entrada (NOT, STG, CPM y CPM + STG). Los resultados indican que CPM + STG mitiga transiciones estructurales abruptas y sostiene la energía cinética de turbulencia (TKE) de manera más consistente que STG solo, mientras que requiere un menor costo computacional que las configuraciones de alcance extendido. En condiciones diurnas inestables, CPM + STG mejoró la mezcla vertical y preservó la altura de la capa límite local más cerca de los valores de fondo, mientras que el rendimiento nocturno estuvo dominado por el corte inducido por edificios independientemente de la estrategia de entrada. Estos hallazgos sugieren que el enfoque combinado CPM + STG logra un equilibrio entre el realismo físico y la eficiencia computacional, demostrando su potencial como una estrategia de entrada robusta para LES urbanas variables en el tiempo dentro de tamaños de dominio limitados.