Автоматически ввод данных ветра с помощью SAM
ALOHA может быть подключена к Станции для измерения атмосферы (SAM) для прямых измерений ветра. Класс устойчивости может быть получен из скорости ветра и измеренного стандартного отклонения в направлении ветра, σm,θ в сочетании с введенной пользователем шероховатостью поверхности и солнечной радиацией. Метод, используемый для оценки класса устойчивости, был описан Агентством по охране окружающей среды США (США, Агентство по охране окружающей среды, 1987 год).
Метод основан на скорости ветра в 10 м и длине шероховатости поверхности, z0, равной 15 см. Если длина шероховатости отличается от 15 см, стандартное отклонение по углу ветра вычисляется как:
Исходная оценка класса устойчивости основана на стандартном отклонении направления ветра, измеренного на расстоянии 10 метров.
Таблица 11 – Первоначальная оценка класса стабильности и стандартное отклонение направления ветра
Если высота измерения не превышает 10 метров, таблица корректируется. Нижняя граница для σθ по таблице умножается на (Z/10m)-Р. Показатель степени P = (0,06, 0,15, 0,17, 0,23, 0,38) для классов устойчивости от A до E соответственно. Класс устойчивости, наконец, выводится из начальной оценки и скорости ветра, измеренной на 10 м. Ночь – это период с 1 часа до захода солнца до 1 часа после восхода солнца.
Таблица 12 – Класс устойчивости в дневное и ночное время
Профиль ветра
|
|
|
Модели воздушной дисперсии, используемые в ALOHA, требуют вертикального профиля скорости ветра. Стационарный ветер значительно изменяется с высотой вблизи поверхности. Дисперсия вдоль направления ветра создается главным образом этим вертикальным сдвигом ветра. ALOHA использует введенную скорость ветра и опорную высоту, а также данные об атмосферной стабильности и шероховатости для расчета профиля ветра. Формулировки профиля ветра основаны на предположении, что скорость и направление ветра, а также все другие атмосферные условия остаются горизонтально однородными и не изменяются в течение времени выпуска.
На профиль ветра влияют неровности твердой поверхности, по которой движется воздух. Препятствия, такие как деревья, кусты, даже травинки, оказывают влияние на вертикальный профиль ветра. Пользователь ALOHA выбирает условия грубой шероховатости, введя числовое значение для длины шероховатости грунта, z0 (m), или выбрав одно из трех условий местности: Открытая площадь устанавливает шероховатость поверхности до 0,03 м, Город или Лес задает шероховатость поверхности до 1 м., Открытое море устанавливает шероховатость поверхности до значения, основанного на скорости ветра на уровне 10 м, U10 (м с1):
|
|
|
Модели дисперсий в ALOHA используют длины шероховатости поверхности ограниченным образом. Модель Гаусса различает только большую и малую шероховатость грунта, а модель Тяжелого газа использует длину шероховатости 0,10 м для всех заданных пользователем длин волн, превышающих 0,10 м.
В некоторых частях модели ALOHA аппроксимирует профиль ветра внутри поверхностного подслоя, используя
где
U* – скорость ветра трения,
U(z) – средний ветер на контрольной высоте z,
k – фон Кармана, постоянный, принятый равным 0,4,
z0 – длина шероховатости грунта,
ζ = Z/L – безразмерная высота.
ALOHA использует следующие эмпирические уравнения, чтобы связать длину Обухова, L, с длиной шероховатости поверхности под каждым классом стабильности Пасквиля:
Функция ψ(ζ) зависит от знака безразмерной высоты. Для неустойчивых, нейтральных и устойчивых поверхностных подслоев ALOHA использует эмпирические уравнения,
В большинстве случаев ALOHA использует функцию мощности (Brutsaert 1982), а не логарифмическую функцию, чтобы описать профиль ветра на поверхностном подуровне:
Показатель n сильно влияет на вычисления дисперсии тяжелого газа. DEGADIS сопоставляет логарифмический профиль для заданных внешних условий для оценки показателя степени n. Для z0 = 15 см и классов стабильности Паксвилл от A до F типичные значения n равны 0.109, 0.112, 0.120, 0.142, 0.203, 0.253.
|
|
|
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 138; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!