Modelling of development and methods of control of heat islands by using computational fluid dynamics  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
49573
Type K
Principal investigator Kristóf, Gergely
Title in Hungarian A hőszigetek kialakulásának és befolyásolásának modellezése a numerikus áramlástan alkalmazásával
Title in English Modelling of development and methods of control of heat islands by using computational fluid dynamics
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Department of Fluid Mechanics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Balogh, Miklós
Gál, Tamás
Rácz, Norbert
Sümeghy, Zoltán
Unger, János
Starting date 2005-01-01
Closing date 2009-07-31
Funding (in million HUF) 13.550
FTE (full time equivalent) 11.04
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
1) Új transzformációs eljárást dolgoztunk ki a mérnöki elemzésben általánosan alkalmazott áramlástani elemző rendszerek adaptálására a mezoskálájú légköri problémákhoz. A módszer lehetővé teszi egy város belső területén az épület szintű áramlástan elemzést, ugyanakkor a modellezett térrész mérete a városi hősziget által keltett áramlás elemzéséhez szükséges (pl. 100 x 100 x 6 km) méretűre növelhető. Elkészítettük Szeged város atmoszférikus modelljét és meghatároztuk a hősziget által keltett áramlási teret. 2) Új, nagyszámú épület hatásának elemzésére alkalmas hálógenerálási eljárás fejlesztettünk ki, amely egyúttal alkalmas az utcakanyonok belső áramlási terének felbontására is. E módszer lehetővé teszi az új városrész beépítések városklíma (és átszellőzés) módosító hatásának elemzését. Budapest XI. Kerületi Önkormányzat megbízásából elkészítettük a kerületnek és környezetének áramlási modelljét és elemeztük a kerület átszellőzését a jellemző szélirányokra és a városi hősziget okozta áramlás hatására. 3) Szeged város kb. 30 km2-es beépített területére létrehoztunk a városi felszín horizontálisan és vertikálisan is igen pontos leírását tartalmazó adatbázist. Ezen adatbázisra épülő számítási eljárást dolgoztunk ki a városi tetőszint feletti légáramlás sebességének meghatározására, ami lehetővé teszi a város klímája és levegőminősége szempontjából kedvező hatással bíró ventilációs folyosók meghatározását.
Results in English
1) A new transformation method has been developed for the adaptation of software of general application in engineering to the mesoscale atmospheric problems. This methodology allows building level simulation in downtown area, in the same time; the computational domain can be increased to the size necessary for modeling the circulations caused by the urban heat island phenomenon (i.e. 100 x 100 x 6 kilometers). The atmospheric model of Szeged has been created and the mesoscale circulation induced by the urban heat island has been analyzed. 2) A novel mesh generation method has been proposed for taking into account the effect of high number of buildings together with the fine details of the flow field in the larger street canyons. Assessment of climatic affects of the construction of new buildings is made possible by the new meshing strategy. This numerical approach has been applied for investigating the urban ventilation driven by the most frequent winds and the urban heat island circulation in the XI-th district of Budapest (and the surrounding area) in the framework of a contract with the local government. 3) The urban surface database of the 30 km2 built in area of Szeged has been created with a very high horizontal and vertical accuracy. A computational model has been developed for determining the air velocity above roof level on the basis of the data stored in the urban surface database. This model allows the analyses of ventilation paths which have a favorable impact on the urban climate and pollution.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=49573
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kristóf G, Rácz N, Balogh M: Adaptation of Pressure Based CFD Solvers for Mesoscale Atmospheric Problems, Boundary-Layer Meteorol, Boundary-Layer Meteorol, ISSN 1573-1472, Springer, DOI 10.1007/s10546-008-9325-7, 131:85-103, 2009
Gál T, Lindberg F and Unger J: Computing continuous sky view factor using 3D urban raster and vector databases: comparison and an application for urban climate., Theoretical and Applied Climatology, 95, 111-123, 2008
Unger J: Modelling of the annual mean maximum urban heat island with the application of 2 and 3D surface parameters, Climate Research 30, 215-226, 2006
Gál T and Unger J: Detection of ventilation paths using high-resolution roughness parameter mapping in a large urban area, Building and Environment, 44, 198-206, 2009
Unger J.: Connection between urban heat island and sky view factor approximated by a software tool on a 3D urban database, Int Journal of Environment and Pollution 36, 59-80, 2009
Norbert Rácz, Gergely Kristóf, Tamás Weidinger, Miklós Balogh: Evaluation and Validation of a CFD Solver Adapted to Atmospheric Flows: Simulation of Topography-Induced Waves, Journal of Applied Meteorology and Climatology, (In press), 2009
Unger J, Gál T, Balázs B és Sümeghy Z: A városi felszín összetett geometriájának hatása a városi hőszigetre Szegeden, 3. Magyar Földrajzi Konf, Bp, CD, 2006
Unger J, Sümeghy Z, Gál T and Balázs B: Statistical modelling of the urban heat island using 2 and 2D surface parameters in Szeged, Volume of Abstracts. 8th Conf on Meteorology-Climatology-Atmospherc Physics, Athens, 169, 2006
Unger J, Balázs B, Sümeghy Z and Gál T: Multiple variable model for estimating the maximum UHI using 2 and 3 dimensional surface parameters, Preprints 6th Int Conf on Urban Climate, Göteborg, Sweden, 334-337, 2006
Unger J, Gál T, Balázs B and Sümeghy Z: Relationship between the intra-urban variation of sky view factor approximated by a software based tool and air temperature, Preprints 6th Int Conf on Urban Climate, Göteborg, Sweden, 346-349, 2006
Unger J, Gál T, Balázs B és Sümeghy Z: A városi felszíngeometria és a hőmérséklet területi eloszlása közötti kapcsolat Szegeden, Táj, környezet és társadalom. Ünnepi tanulmányok..., SZTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék, Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék, Szeged, 735-746., 2006
Unger J, Gál T és Kovács P: A városi felszín és a hősziget kapcsolata Szegeden, 1. rész: térinformatikai eljárás a felszíngeometria számszerűsítésére., Légkör 51/3, 2-9, 2006
Unger J és Gál T: A városi felszín és a hősziget kapcsolata Szegeden, 2. rész: a felszíngeometria és a hőmérséklet-eloszlás kapcsolata., Légkör 51/4, 2007
Dr. Lajos T., Dr. Kristóf G., Dr. Goricsán I., Rácz N.: Városklíma vizsgálatok a BME Áramlástan Tanszékén, hősziget numerikus szimulációja, VAHAVA projekt (A globális klímaváltozás: hazai hatások és válaszok) zárókonferenciája Bp. CD, 2006
Kristóf G., Bányai T., Rácz N: Development of computational model for urban heat island convection using general purpose CFD solver, Preprints 6th Int Conf on Urban Climate, Göteborg, Sweden, 822-825, 2006
Rácz N. és Kristóf G: Hősziget cirkuláció kisminta méréseinek összehasonlítása saját fejlesztésű LES modellel, Egyetemi Meteorológiai Füzetek No. 20 ELTE Meteorológiai Tanszék, Bp. 173-176, 2006
Kristóf G, Rácz N, Bányai T, Gál T, Unger J és Weidinger T: A városi hősziget által generált konvekció modellezése általános célú áramlástani szoftverrel − példaként egy szegedi alkalmazással, 3. Magyar Földrajzi Konf, Bp, CD, 2006
Kristóf G., Rácz N., Bányai T., Gál T., Unger J., Weidinger T: A városi hősziget által generált konvekció modellezése általános célú áramlástani szoftverrel− összehasonlítás kisminta kísérletekkel, A 32. Meteorológiai Tudományos Napok előadásai. Országos Meteorológiai Szolgálat, Bp, 2006
N.Rácz, G.Kristóf, T.Weidinger, M.Balogh: Simulation of gravity waves and model validation to laboratory experiments, CD, Urban Air Quality Conf. Cyprus, 2007
G.Kristóf, N.Rácz, M.Balogh: Adaptation of pressure based CFD solvers to urban heat island convection problems, CD, Urban Air Quality Conf. Cyprus, 2007
G. Kristóf, N. Rácz, M. Balogh: CFD analyses of flow in stratified atmosphere, Physmod Conference, Orléans, France, 2007
Unger J és Gál T: Sky view factor computation using 3D urban raster and vector databases: comparison and an urban climate application, In Kovács Cs (ed): From villages to cyberplace. In commemoration of the 65th birthday of Rezső Mészáros, Szeged, 451-462, 2007
Gál T, Rzepa M, Gromek B and Unger J: Comparison between Sky View Factor values computed by two different methods in an urban environment, Acta Climatologica Univ Szegediensis, 40-41, 17-26, 2007
Gál T and Sümeghy Z: Mapping the roughness parameters in a large urban area for urban climate applications, Acta Climatologica et Chorologica Univ. Szegediensis 40-41, 27-36, 2007
Gál T, Unger J, Benkő D: Roughness mapping process in an urban study area, The 4th Polish Conference „Urban climate and bioclimate”, Łódź, Poland, 501-512, 2008
Gál T, Unger J: Lehetséges ventillációs folyosók feltérképezése érdességi paraméterek alapján egy városi területen, Légkör 53(3), 2-8, 2008
G.Kristóf, N.Rácz, M.Balogh: Atmoszférikus áramlások szimulációja, Simulation of atmospheric flows, GÉP, LIX évf, 5-6-szám., 2008
Balogh M, Kristóf G: Fine scale simulation of turbulent flows in urban canopy layer, Időjárás (submitted), 2009
Balogh M, Kristóf G: Multiscale Modeling Approach for Urban Boundary Layer Flows, The seventh International Conference on Urban Climate, 29 June - 3 July 2009, Yokohama, Japan, CD, 2009



Back »