TY - GEN A1 - Klein, Marten A1 - Kerstein, Alan R. A1 - Schmidt, Heiko T1 - Stochastic modeling of transient boundary layers in high-Rayleigh-number thermal convection T2 - 25th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 20+1) N2 - One-dimensional turbulence (ODT) modeling is used to investigate the boundary layer in high-Rayleigh-number thermal convection for a notionally infinite horizontal layer of fluid. The model formulation distinguishes between turbulent advection, which is modeled by a stochastic process, and deterministic molecular diffusion to capture relevant vertical transport processes (including counter-gradient fluxes). For this study, statistical homogenization is applied to the two horizontal dimensions so that we use ODT as stand-alone tool. We show that the model yields mean and fluctuation temperature profiles that are in several respects consistent with available reference data. Furthermore, the profile of a surrogate for the fluctuation velocity is reminiscent of canonical wall turbulence. KW - one-dimensional turbulence KW - thermal convection KW - turbulent boundary layer Y1 - 2020 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-stroemungsmodellierung/public/Klein_2020_ODT-RBC_ICTAM20+1.pdf ER - TY - GEN A1 - Klein, Marten A1 - Freire, Livia S. A1 - Lignell, David O. A1 - Kerstein, Alan R. A1 - Schmidt, Heiko T1 - Ein stochastischer Ansatz zur Modellierung fluktuierender Oberflächenflüsse in turbulenten Grenzschichten T2 - Kurzfassungen der Meteorologentagung DACH N2 - Im Konferenzbeitrag wird auf die Formulierung des stochastischen Modells eingegangen und gezeigt, dass neben Scherspannungen auch Druck-, Coriolis- und Auftriebskräfte berücksichtigt werden können. Das Modell wird beispielhaft als unabhängiges, numerisches Werkzeug angewendet, um fluktuierende Oberflächenflüsse in turbulenten Kanalströmungen sowie stabilen und konvektiven Grenzschichten zu untersuchen. Es werden sowohl glatte, als auch raue bzw. bewachsene (poröse) Oberflächen betrachtet. Anhand neuer Ergebnisse wird demonstriert, dass der Modellansatz in der Lage ist, Referenzdaten zufriedenstellend zu reproduzieren und extrapolieren. Daneben werden aktuelle Arbeiten zur Kopplung des stochastischen Modellansatzes mit Large-Eddy-Simulationen vorgestellt. Es wird gezeigt, dass die stochastische Modellierung oberflächennaher, subgitterskaliger Schwankungen in der Lage ist, wandnahe Turbulenzspektren zu reproduzieren und den filterbasierten Modellfehler bei ansonsten fester Gitterauflösung zu verringern. KW - one-dimensional turbulence KW - stochastic modeling KW - turbulent boundary layer KW - turbulent convection KW - rotating and stratified flows Y1 - 2021 UR - https://meetingorganizer.copernicus.org/DACH2022/DACH2022-22.html U6 - https://doi.org/10.5194/dach2022-22 VL - 2022 SP - 1 EP - 1 PB - Copernicus ER -