Estudo do ciclo diário da camada limite planetária através da simulação dos grandes turbilhões
Resumo
A CLP é a região da troposfera caracterizada pela existência da turbulência (BUSINGER, 1981). Um escoamento turbulento é aquele no qual as flutuações das variáveis que descrevem o escoamento são amplificadas no tempo e no espaço
(LANDAU; LIFSHITZ, 1959). O estudo da camada limite planetária (CLP) através da dinâmica de fluidos computacional,
sobretudo a simulação dos grandes turbilhões (LES), é uma ferramenta bastante empregada e impulsionada pelo constante aprimoramento dos recursos computacionais. O uso de simulações numéricas apresenta algumas vantagens em
relação a outras técnicas pois fornece uma descrição completa da extensão vertical da CLP. No entanto, também apresenta suas limitações através de simplificações
nas equações resolvidas e aproximações dos métodos numéricos. A técnica empregada na construção do modelo LES consiste na utilização de médias de volume para resolver as equações de movimento para uma partícula de fluido. Com isto espera-se resolver estas equações para os grandes turbilhões, nos quais acredita-se estar a maior parte da energia cinética turbulenta. Chamamos esta escala de resolvida. O restante das escalas, ou seja, as menores escalas do escoamento são aproximadas por um modelo de subfiltro ou subgrade. A separação entre as escalas resolvidas e de subfiltro é realizada por um processo de filtragem. A largura deste filtro está diretamente relacionada a resolução da grade computacional. Neste trabalho propõem-se uma comparação entre os resultados obtidos a partir do modelo LES de Moeng (MOENG, 1984) com dados experimentais obtidos na CLP. Além disto, são realizadas comparações com resultados de outros modelos. Adicionalmente, foram geradas estatísticas turbulentas, que descrevem o escoamento
em uma aproximação baseada na teoria estatística da turbulência. Para isso foram utilizadas condições iniciais e forçantes de superfície para um dia de bom tempo do sítio experimental de Candiota. O desempenho do modelo LES em reproduzir os dados experimentais foi considerado satisfatório. Entretanto o modelo se mostrou menos eficaz em simular a
turbulência noturna. Para tal período se faz necessária uma maior resolução de grade.