Thesis supervisor: Gergely Kristóf
Location of studies (in Hungarian): BME Áramlástan Tanszék Abbreviation of location of studies: ÁT
Description of the research topic:
a.) Előzmények
A mérnöki gyakorlatban egyre nagyobb igény mutatkozik a légköri határrétegek számszerű szimulációjára, hiszen azok eredménye hozzájárulhat a szélenergia jobb kiaknázásához, a levegőminőség javításához, valamint ez a leggyorsabb és legköltséghatékonyabb módja a szerkezeti szélterhelés vizsgálatoknak olyan esetekben, amelyekben a szabványok nem alkalmazhatók. Számos tanulmány foglalkozik a légköri határréteg numerikus szimulációjával, de ezek közül kevés veszi figyelembe a hőmérsékleti rétegződés hatásait. Ennek megfelelően a tetszőlegesen rétegzett légköri határrétegek átfogó vizsgálata továbbra is nagy kihívást jelent, hiszen a mikro-skálájú jelenségek szimulációjához szükséges modellek csak korlátozottan állnak rendelkezésre.
b.) A kutatás célja
A kutatás célja a numerikus áramlástani szoftverek turbulenciamodelljeinek adaptálása rétegzett légköri áramlásokra, az ehhez szükséges fizikai parametrizációs sémák és a kis-skálájú szimulációs módszertan kifejlesztése, azaz az átfogó számszerű analízis hátterének megteremtése. A kutatás során szoros együttműködést tervezünk külföldi partnerintézményünkkel (KIT).
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye
• Irodalomkutatás: a neutrális és rétegzett, turbulens légköri határrétegek kapcsolatos szakirodalom, és esettanulmányok kutatása. A rétegzett atmoszféra kezelésére alkalmas dinamikai mag tesztelése. (1. év)
• Turbulenciamodellek adaptációja, peremfeltételek és parametrizációs sémák kifejlesztése és implementációja skálafelbontó szimulációk alapján. (1-3. év)
• Adatgyűjtés: Terepi mérések és szélcsatorna/laboratóriumi kísérletek adatainak összegyűjtése. A kifejlesztett eszközök verifikációja és validációja az összegyűjtött adatok segítségével. (2-3. év)
• A Disszertáció elkészítése. (4. év)
d.) A szükséges berendezések
A fejlesztésekhez és a teszteléshez HPC hozzáférés, illetve egy munkaállomás szükséges. Ezek rendelkezésre állnak. Mivel a dinamikai mag nyílt forráskódú szoftverkörnyezetben került implementálásra, ezért csupán összehasonlítás céljából lehet szükség egyéb szoftverek akadémiai licencére, amelyek szintén rendelkezésre állnak.
e.) Várható tudományos eredmények
Adaptált turbulenciamodellek, új peremfeltételek és fizikai parametrizációs sémák, valamint új szimulációs módszertan, amelyek lehetővé teszik a tetszőleges rétegződésű légköri határrétegek átfogó vizsgálatát és az ilyen számítások ipari feladatokban történő hatékony felhasználását.
f.) Irodalom
Salma, I., Farkas, Á., Weidinger, T., & Balogh, M. (2023). Firework smoke: Impacts on urban air quality and deposition in the human respiratory system. ENVIRONMENTAL POLLUTION, 328. http://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121612
Balogh, M., & Parente, A. (2015). Realistic boundary conditions for the simulation of atmospheric boundary layer flows using an improved k–ε model. JOURNAL OF WIND ENGINEERING AND INDUSTRIAL AERODYNAMICS, 144, 183–190. http://doi.org/10.1016/j.jweia.2015.01.010
Balogh, M., Parente, A., & Benocci, C. (2012). RANS simulation of ABL flow over complex terrains applying an Enhanced k-ε model and wall function formulation: Implementation and comparison for fluent and OpenFOAM. JOURNAL OF WIND ENGINEERING AND INDUSTRIAL AERODYNAMICS, 104–106, 360–368. http://doi.org/10.1016/j.jweia.2012.02.023
Balogh, M., & Kristóf, G. (2010). Fine scale simulation of turbulent flows in urban canopy layers. IDŐJÁRÁS / QUARTERLY JOURNAL OF THE HUNGARIAN METEOROLOGICAL SERVICE, 114(1–2), 135–148.
Kristóf, G., Rácz, N., & Balogh, M. (2009). Adaptation of Pressure Based CFD Solvers for Mesoscale Atmospheric Problems. BOUNDARY-LAYER METEOROLOGY, 131(1), 85–103. http://doi.org/10.1007/s10546-008-9325-7
Login
