Solução semianalítica para o perfil vertical do vento na camada limite planetária
Ano de defesa: | 2009 |
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Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
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Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Física
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Física
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Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3883 |
Resumo: | In the present study, using the Generalized Integral Transform Technique (GITT), we derive a semi-analytical solution of the Navier-Stokes equation to obtain the mean wind profile in the atmospheric boundary layer. The technique combines series expansion and an integration employing an inverse-transform pair. The PBL is discretized into N sub-intervals in such manner that inside each sub-region the eddy diffusivity is the average value, this allows the use of realistic eddy diffusivity profiles, which depend on the physical characteristics of the energy-containing eddies. The nonlinear terms are written in terms of kinematical properties of the flow, such as divergence and vorticity, allowing the solutions to be interpreted in terms of large-scale synoptic conditions. The model results are compared to observed wind profiles obtained from the classical Wangara experiment. In addition, the results obtained by the proposed model are compared with the unidimensional model solved by the method of discretization, the model of two layers, with the logarithmic law and the Ekman model. The method used was efficient for the problem studied, since it has presented results consistent with those available in literature. |
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2017-05-092017-05-092009-08-04BULIGON, Lidiane. A semi-analytical solution for the vertical wind profile in the atmospheric boundary layer. 2009. 127 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2009.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3883In the present study, using the Generalized Integral Transform Technique (GITT), we derive a semi-analytical solution of the Navier-Stokes equation to obtain the mean wind profile in the atmospheric boundary layer. The technique combines series expansion and an integration employing an inverse-transform pair. The PBL is discretized into N sub-intervals in such manner that inside each sub-region the eddy diffusivity is the average value, this allows the use of realistic eddy diffusivity profiles, which depend on the physical characteristics of the energy-containing eddies. The nonlinear terms are written in terms of kinematical properties of the flow, such as divergence and vorticity, allowing the solutions to be interpreted in terms of large-scale synoptic conditions. The model results are compared to observed wind profiles obtained from the classical Wangara experiment. In addition, the results obtained by the proposed model are compared with the unidimensional model solved by the method of discretization, the model of two layers, with the logarithmic law and the Ekman model. The method used was efficient for the problem studied, since it has presented results consistent with those available in literature.No presente estudo, usando a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT), deriva-se uma solução semianalítica para as Equações de Navier-Stokes aplicada à Camada Limite Planetária (CLP). A técnica combina uma expansão em série com uma integração por meio de um par de transformada-inversa. A CLP é discretizada em N subintervalos de maneira que, dentro de cada sub-região, os coeficientes de difusão assumam valores médios, o que nos permite utilizar perfis mais realísticos para o coeficiente de difusão e que dependem das características dos turbilhões mais energéticos. Os termos não-lineares são escritos em função das propriedades cinemáticas do escoamento, como divergência e vorticidade, permitindo que a solução seja interpretada em termos das condições sinóticas de grande escala. O desempenho do modelo estudado foi comparado com dados experimentais de vento medidos durante os experimentos de Wangara. Adicionalmente, os resultados obtidos através do modelo proposto são comparados com o modelo unidimensional resolvido pelo método de discretização, com o modelo de duas camadas, com a Lei Logarítmica e com o modelo de Ekman. O método empregado mostrou-se eficiente para o problema estudado, uma vez que apresentou resultados coerentes com os disponíveis na literatura.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade Federal de Santa MariaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFSMBRFísicaEquação de Navier-StokesModelo de EkmanTeoria-KTransformada inte-gral generalizada (GITT)Navier-Stokes equationsEkman modelTheory-KGeneralized integral trans-form technique (GITT)CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICASolução semianalítica para o perfil vertical do vento na camada limite planetáriaA semi-analytical solution for the vertical wind profile in the atmospheric boundary layerinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisGoulart, Antonio Gledson de Oliveirahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791371J5Degrazia, Gervásio Anneshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787248Z6Loredo-souza, Acir Mérciohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781652D9Carvalho, Jonas da Costahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763793A0Acevedo, Otávio Costahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4796988J8http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4762903H6Buligon, Lidiane100500000006400300300300300300300359fa047-68d9-4b7b-bc8b-003190d45d82dcfd8acb-e2f5-401d-83ce-43fe1c1f8e003a091966-a906-4740-978d-d10568ef6192225172e7-9715-4e1e-a5fb-e9fa54d9278cdc582866-d220-4f7c-841a-68719e016a0363f19660-29dc-422e-990c-8461e608c11ainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALBULIGON, LIDIANE.pdfapplication/pdf1982694http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3883/1/BULIGON%2c%20LIDIANE.pdf06f7cccfdca86a9dc6ceab4cec3fd03aMD51TEXTBULIGON, LIDIANE.pdf.txtBULIGON, LIDIANE.pdf.txtExtracted texttext/plain202011http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3883/2/BULIGON%2c%20LIDIANE.pdf.txta0f9e9c5435a0a079ff66d3745e5df0dMD52THUMBNAILBULIGON, LIDIANE.pdf.jpgBULIGON, LIDIANE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4888http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3883/3/BULIGON%2c%20LIDIANE.pdf.jpg60d4f17f8154e7160bf7c8b7c8844970MD531/38832022-08-12 12:13:09.493oai:repositorio.ufsm.br:1/3883Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-08-12T15:13:09Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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