Estudio de Aplicabilidad del Esquema de Integración de Euler-Lagrange en la Construcción de Modelos de Dinámica Atmosférica a Pequeña Escala
Autores: Wei, Xiangqian; Liu, Yi; Guo, Jun; Chang, Xinyu; Li, Haochuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio de Aplicabilidad del Esquema de Integración de Euler-Lagrange en la Construcción de Modelos de Dinámica Atmosférica a Pequeña Escala
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Campo de flujo atmosférico
Procesos meteorológicos
A pequeña escala
Características del terreno
Modelo de movimiento de partículas lagrangianas
Modelo híbrido de Euler-Lagrange
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
El campo de flujo atmosférico y los procesos meteorológicos exhiben características complejas y variables a escalas pequeñas, involucrando interacciones entre las características del terreno y la física atmosférica. Para investigar más a fondo los mecanismos de estos procesos, este estudio emplea un modelo de movimiento de partículas lagrangiano combinado con un enfoque de campo de fondo euleriano para construir un modelo de campo de flujo atmosférico a pequeña escala. El modelo simplifica el proceso de modelado al combinar los beneficios del modelo de dinámica lagrangiana y el esquema de integración euleriana. Para verificar la efectividad del modelo híbrido Euler-Lagrange, se realizaron experimentos utilizando el modelo de campo de viento Fluent para comparación. Los resultados muestran que ambos modelos tienen sus ventajas en el manejo de campos de viento inducidos por el terreno. El modelo Fluent sobresale en simular las características generales de los campos de viento bajo un terreno específico, mientras que el modelo híbrido Euler-Lagrange es mejor para capturar las perturbaciones aguas arriba y aguas abajo del terreno en el campo de flujo atmosférico. Estos hallazgos proporcionan herramientas poderosas para un análisis diagnóstico en profundidad de la simulación de flujo atmosférico y los procesos de precipitación convectiva. Notablemente, el modelo híbrido Euler-Lagrange demuestra una excelente eficiencia computacional, con un tiempo de cálculo promedio de aproximadamente 2 s por paso de tiempo en un entorno de Python, lo que permite una simulación rápida de 40 pasos de tiempo en aproximadamente 90 s.
Descripción
El campo de flujo atmosférico y los procesos meteorológicos exhiben características complejas y variables a escalas pequeñas, involucrando interacciones entre las características del terreno y la física atmosférica. Para investigar más a fondo los mecanismos de estos procesos, este estudio emplea un modelo de movimiento de partículas lagrangiano combinado con un enfoque de campo de fondo euleriano para construir un modelo de campo de flujo atmosférico a pequeña escala. El modelo simplifica el proceso de modelado al combinar los beneficios del modelo de dinámica lagrangiana y el esquema de integración euleriana. Para verificar la efectividad del modelo híbrido Euler-Lagrange, se realizaron experimentos utilizando el modelo de campo de viento Fluent para comparación. Los resultados muestran que ambos modelos tienen sus ventajas en el manejo de campos de viento inducidos por el terreno. El modelo Fluent sobresale en simular las características generales de los campos de viento bajo un terreno específico, mientras que el modelo híbrido Euler-Lagrange es mejor para capturar las perturbaciones aguas arriba y aguas abajo del terreno en el campo de flujo atmosférico. Estos hallazgos proporcionan herramientas poderosas para un análisis diagnóstico en profundidad de la simulación de flujo atmosférico y los procesos de precipitación convectiva. Notablemente, el modelo híbrido Euler-Lagrange demuestra una excelente eficiencia computacional, con un tiempo de cálculo promedio de aproximadamente 2 s por paso de tiempo en un entorno de Python, lo que permite una simulación rápida de 40 pasos de tiempo en aproximadamente 90 s.