POLLUTANT TRANSPORT IN A CONVECTIVE BOUNDARY LAYER WITH LES

Abstract

ABSTRACT

This work describes the statistical properties of a Convective Boundary Layer (CBL) and the associated turbulent transport of a passive and inert pollutant, continuously emitted in the atmosphere by an area-source on the surface. The CBL flow and properties are simulating with a Large Eddy Simulation (LES) model. To assure the development of a quasi-steady turbulent regime, both the stability parameter and the Turbulent Kinetic Energy (TKE) criteria were applied to LES with similar results. The vertical structure of the pollutant concentration, potential temperature associated with vertical turbulent fluxes and variances are consistent with the mixed layer similarity predictions. Both the pollutant concentration and the vertical wind skewness fluctuations are associated with the updrafts and downdrafts distributions, emphasizing the importance of the entrainment in the cleaning of the CBL.

Keywords: LES model; Convective Boundary Layer; Pollutant dispersion; Numerical models.

RESUMO

Este trabalho descreve as propriedades estatísticas de uma Camada Limite Convectiva (CLC) e o transporte turbulento de um poluente inerte e passivo, emitido continuamente por uma fonte do tipo área localizada na superfície. As propriedades da CLC são simuladas numericamente com o modelo de simulação direta dos grandes turbilhões (LES). A determinação da condição de quase-equilíbrio realizada com base no parâmetro de estabilidade para a CLC mostrou-se equivalente ao procedimento padrão, que utiliza os valores da energia cinética turbulenta integrada na camada. A estrutura vertical da concentração do poluente, temperatura potencial, e dos respectivos fluxos turbulentos e variâncias estão de acordo com os prognósticos da teoria da similaridade para a camada de mistura. Os parâmetros de assimetria da flutuação de concentração do poluente e da velocidade vertical refletem o padrão assimétrico das estruturas na CLC e indicam a importância dos processos de entranhamento na limpeza da camada.

Palavras-chave: Modelo LES; Camada Limite Convectiva; Dispersão de Poluentes; Modelagem Numérica.