An analysis of incoming wind pulsation on the wind erosion processes on a hill

The present analysis undertakes the problem of surface wind over topography. The main focus is placed upon the effect of oncoming wind oscillations on the velocity field structure around a single sinusoidal shaped 2D hill. Additional effort has been undertaken to recognize the inflow gust influence on the surface shear stress related to the mechanism of wind induced erosion. Numerical simulations have been performed through the use of the phase-averaged form of RNG version of k-ɛ turbulence model. Experimental verification of numerical data has been done in wind tunnels equipped with devices generating unsteady wind boundary layers. The main findings of the simulations reveal: a strong dependence between the characteristics of inflow periodicity and the structure of vortices of the separation region; the mean position of the reattachment point; the phase averaged velocity field; skin friction variability downstream from the hill. The results have significant implications for the prediction of sand transport in unsteady winds.

---

Niniejsza analiza podejmuje problem przepływu wiatru nad powierzchnią terenu o złożonej topografii. Główny nacisk położono na wpływ oscylacyjnych podmuchów wiatru na strukturę pola prędkości wokół pojedynczego sinusoidalnego 2D wzgórza. Dodatkowy wysiłek podjęto rozpoznania wpływu podmuchów wiatru na powierzchniowe naprężenia ścinające związane z mechanizmem erozji wietrznej. Numeryczne symulacje przeprowadzano z zastosowaniem uśrednionego fazowo modelu turbulencji k-ɛ w wersji RNG. Weryfikacja danych numerycznych została wykonana w oparciu o wyniki badań eksperymentalnych zrealizowanych w tunelu aerodynamicznym wyposażonym w generator podmuchów wiatru w modelowej warstwie przyziemnej. Główne wnioski z przeprowadzonych symulacji wykazują silną zależność między okresowym charakterem napływu a strukturą wirów w obszarze separacji, średnim położeniem ponownego przylgnięcia; uśrednionym fazowo polem prędkości oraz zmiennością tarcia powierzchniowego za wzgórzem. Wyniki te mają istotne znaczenie dla prognozowania transportu piasku w nieustalonym polu wiatrowym.