AbstractsPhysics

A Mass Conserving Wind Model Evaluation With Finite Element; Utvärdering av en massbevarande vindmodell löst med finita element

by Daniel Eriksson




Institution: Umeå University
Department:
Year: 2013
Keywords: Natural Sciences; Physical Sciences; Other Physics Topics; Naturvetenskap; Fysik; Annan fysik; Mathematics; Computational Mathematics; Matematik; Beräkningsmatematik; Master of Science Programme in Engineering Physics; Civilingenjörsprogrammet i Teknisk fysik; Examensarbete i teknisk fysik; Examensarbete i teknisk fysik
Record ID: 1340876
Full text PDF: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-80406


Abstract

This work describes a method of approximating a wind field for an urban environment for the purpose of dispersion modelling. Instead of using the classic Navier Stokes equation, a mass conserving wind model is evaluated. The model uses an empirical diagnostic study to approximate a stationary windfield that is forced to be convergence free using a least square variational technique. This work has shown that there is a way to approximate the mass conserving wind field for a large urban environment using Comsol Multiphysics and the Finite Element Method. Compared to wind tunnel experiment the large features of the main flow are present but the wind speed is underestimated. Among the iterative solvers tested Multi grid and Conjugate Gradient performed best. An urban city with 2 100 000 degrees of freedom had a solution time of around three minutes. ; Detta arbete testar och utvärderar en metod for att approximera ett stationärt vind fält i en urban miljö i syfte att användas for spridnings beräkningar. Istället for att använda Navier Stokes ekvation används en massbevarande modell. Denna modell använder empirisk information for att approximera vind fältet. Fältet görs sedan massbevarande. Detta arbete visar att det ar möjligt att lösa modellen med Finita Element och Comsol Multiphysics för stora urbana miljöer på kort tid. Jämförelser med vindtunnel experiment visar att de stora virvlarna är synliga men att hastigheterna är lägre. Bland de iterativa lösarna som användes presterade Multigrid och Conjugat Gradient metoden bäst. En urban miljö med 2 100 000 frihetsgrader hade en lösningstid på ca 3 minuter.