Low‐frequency processes and turbulence structure in a perturbed boundary layer

Abstract

An analysis of the turbulence structure in a perturbed boundary layer and in low-wind regimes is presented. The study is based on 15 months of continuous wind and turbulence measurements gathered, within the framework of the Urban Turbulence Project, at three levels (5, 9 and 25 m) on a mast located in the outskirts of the city of Turin (Italy). The aim of the work is to investigate low-frequency processes in a perturbed boundary-layer. In fact, the urban canopy and the heat island, together with frequent low-wind conditions, interact with and modify the turbulence structure. In order to investigate this modification, the velocity Eulerian autocorrelation functions together with both the Eulerian and Lagrangian timescales are shown and compared with the classical theory. The comparisons show that in low-wind cases the velocity autocorrelation functions are not simply exponential but present an oscillating behaviour. A method of normalization is proposed together with an analysis on the applicability of this function. The estimated Lagrangian timescales are compared with two widely used parametrizations. It is found that the presence of the urban fabric influences the turbulence time-scales and suggests the development of new parametrizations. Finally, higher-order statistics are evaluated and the relationship between higher-order and lower-order moments are analysed, pointing out the effects due to the urban environment.

Identification and Estimation of the Period of Non Turbulent Oscillatory Processes in the Stable Boundary Layer Through Autocorrelation Functions

“…Este intervalo foi utilizado pelo fato que o período característico do meandro é em torno de uma hora . A Tabela 1 traz o número de intervalos encontrado para cada critério (N), bem como quantos deste intervalos apresentaram um parâmetro de meandro (m das Equações (2) e (3)) maior que 1, que caracteriza a ocorrência de meandro (Mortarini et al, 2013), bem como as médias de m e do período de meandro (m e T * , respectivamente) para todos os intervalos encontrados. A Tabela 1 mostra que o parâmetro mais eficiente para a seleção de períodos com fraca intensidade turbulenta e presença de meandro foi a velocidade média do vento, onde 78% dos períodos selecionados apresentaram a presença meandro.…”

“…Em condições de vento fraco a autocorrelação das velocidades horizontais do vento apresenta um comportamento oscilatório e não somente um decaimento exponencial, sendo este comportamento uma consequên-cia do meandro Mortarini et al, 2013).…”

Estimando a Magnitude Do Parâmetro De Looping Do Meandro Do Vento Horizontal

“…As medidas foram registradas por um anemômetro sônico 3D (tipo SATI/3K Applied Technologies, Inc., Longmont, CO, USA) com uma frequência amostral de 10 Hz. O equipamento estava instalado a uma altura de 8,75 m acima do solo e direcionado para leste, direção preferencial do vento na região (Acevedo et al, 2004 (Mortarini et al, 2013) …”

“…Nos últimos anos, diversos trabalhos foram dedicados ao estudo do meandro do vento horizontal. Estes resultados permitiram um entendimento mais profundo acerca do fenômeno (Anfossi et al, 2005;Goulart et al, 2007;Mortarini et al, 2013 (Degrazia et al, 2008).…”

Physical and Mechanical Characterization of Copaifera sp. Wood Specie

“…Up to now, there is no conclusive theory available that explains the wind meandering origin. According to [5] and [6], other complementary criteria must be observed to consider the meandering occurrence, that is, the rate (in module) between the fit parameters of the autocorrelation function must be greater or equal to one. In low wind conditions, the Eulerian autocorrelation function of the horizontal wind components has a characteristic oscillatory behaviour identifying a well-defined meandering frequency.…”