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   Memo - 局地気象モデルに関する情報 [2005年10月]

●大学等できちんとした気象学・流体力学などの教育は受けてませんが,研究上での必要性が高まっているので,独学でモデルを構築している関係上,自分に役に立ちそうな情報等をメモしてます.
- 局地気象モデル
- [熱]流体力学の基礎事項メモ
  • 支配方程式:連続式・運動方程式・エネルギー保存式
  • 非圧縮性の流れ
    • 流体の密度一定の流れ
  • ブジネ近似
    • 温度差によって浮力を考慮
    • 重力ベクトル・体膨張率・参照温度からのずれ の積
  • レイノルズ数による対流の違い
    • 純強制対流の場合:浮力を考慮しない
      • グラスホフ数 Gr = 0 で,流れはレイノルズ数Reに支配される
    • 純自然対流の場合
      • Re = √Gr 
  • 流れ場の解法
    • 境界層近似が適用できる場合
      • 前進型
    • 境界層近似が適用できない場合
      • 渦度・流線法:連続の式を用いて圧力を消去し,渦度に関する方程式を導き,解く方法.
      • プリミティブ変数法:圧力を消去することなく解く方法
        • MAC系解法:Marker and Cell
        • SIMPLE系解法::Semi Implicit Method for Pressure-Linked Equations
    • 境界層近似
      • 流速に分布のある領域が十分薄い層で,層の厚み方向の圧力分布が無視できるとする近似. 
      • 圧力は厚み方向に一様となり,未知数が一つ減る.
      • 下流の影響が上流に及ばなくなる. 
  • 離散化と格子
    • 有限差分法:FDM:Finite Difference Method
    • 有限体積法:FVM:Finite Volume Method
    • 有限要素法:FEM:Finite Element Method
    • 境界要素法:BEM:Boundary Element Method
- 乱流に関する基礎事項メモ
  • 時間平均操作による方法:Ui = Uavg + U' を支配方程式へ組み込む
    • 運動方程式  :みかけの応力   → レイノルズ応力
    • エネルギ方程式:みかけの熱流速 → 乱流熱流束
    • ここに,渦動粘性係数と乱流プラントル数が出てくる. 
      • 代数式でモデル化
        • 渦動粘性係数の等方性を仮定
        • 渦動粘性係数の等方性を仮定しない 
      • 輸送方程式モデル
        • 0方程式モデル
        • 1方程式モデル
        • 2方程式モデル
  • k - ε 2方程式モデル
    • 渦動粘性係数 ∝ 乱流エネルギー k の2乗
    • 渦動粘性係数 ∝ 消散率εの逆数
  • プラントルの混合距離モデル
  • 壁乱流モデル
    • 低レイノルズ数モデル
      • 壁近くに多くの格子点が必要
    • 高レイノルズ数モデル
      • 下部は乱流混合が支配的であるとして,対数分布を利用.
      • 上部は乱流領域とする
- 微気象系モデリングに関する基礎事項メモ
  • 接地層 + エクマン層 = 大気境界層
  • 接地層(高さ20mぐらいまで)
    • モニン−オブコフ相似則が成立する層 = フラックス一定
    • リチャードソン数
      • フラックス,バルク交換係数,乱流拡散係数等を大気の安定度を考慮して求めたい場合,通常逐次計算するのを簡略化するために使用することが多い.
        • バルク・リチャードソン数 Louisモデルなど
        • フラックス・リチャードソン数 Gamboモデルなど
  • エクマン層
  • 地表面熱収支モデル
- インターネット情報源 - 関連書籍

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