Задачи и методы численного и физического исследования аэродинамики высотных зданий в прибрежной зоне «море-суша»
Обсуждаются задачи и методы численного и физического исследования ветрового потока в приземном слое в прибрежной зоне «море-суша» и его влияние на городскую застройку с высотными сооружениями с учетом дискретной шероховатости местности и рельефа. Также рассматриваются некоторые проблемы окружающей среды, связанные с переносом и рассеиванием веществ от различных источников загрязнения. Среди решаемых проблем есть несколько взаимосвязанных задач: прогнозирование нестационарных ветровых нагрузок на высотные здания в городской местности с учетом дискретной шероховатости (в том числе леса и топографии) в прибрежной зоне; рациональное расположение строений в городской зоне на основе критерия минимума сопротивления; экспериментальное исследование средних и пульсационных характеристик при обтекании изолированного тела, тандема и пакета тел. Применение численного моделирования в рамках многоблочных вычислительных технологий обеспечивает достоверный прогноз ветровых нагрузок в городских районах с высотными зданиями, используя подход, основанный на решении системы уравнений URANS совместно с SAS-MSST моделями турбулентности. Особое внимание уделяется разработке согласованных условий на входе границ вычислительной области на основе решения трехмерных задач об эволюции атмосферного пограничного слоя на шероховатой поверхности. Экспериментальное изучение пульсаций в сдвиговой области обтекания моделей зданий выполняется с помощью диагностики, способной с высоким разрешением по времени измерять мгновенные положительные и отрицательные скорости, включая методы термоанемометрии, разрабатываемые в ИТПМ СО РАН и методы LDA /PIV, используемые в Институте астронавтики и аэронавтики (IAA) Национального Чен-Кунг университета (NCKU) на Тайване. При изучении нестационарных процессов применяются методы вейвлет-анализа и эмпирического разложения пульсаций по частотно-временным модам с последующим применением к ним преобразования Гильберта.