Ignore:
Timestamp:
Jul 18, 2018 5:24:10 PM (3 years ago)
Author:
gronemeier
Message:

Use MOST for km only in RANS mode

File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • palm/trunk/SOURCE/turbulence_closure_mod.f90

    r3130 r3145  
    2525! -----------------
    2626! $Id$
     27! Use MOST for km only in RANS mode
     28!
     29! 3130 2018-07-16 11:08:55Z gronemeier
    2730! - move boundary condition of km and kh to tcm_diffusivities
    2831! - calculate km at boundaries according to MOST
     
    19051908        ONLY:  constant_flux_layer
    19061909
     1910    USE surface_layer_fluxes_mod,                                              &
     1911        ONLY:  phi_m
     1912
    19071913    USE surface_mod,                                                           &
    19081914        ONLY :  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
     
    19141920    INTEGER(iwp) ::  k      !< grid index z-direction
    19151921    INTEGER(iwp) ::  m      !< running index surface elements
     1922   
     1923    REAL(wp) ::  km_sfc     !< diffusion coefficient, used to compute virtual velocities
    19161924
    19171925    IF ( constant_flux_layer )  THEN
     
    19371945!--       interpolation of km onto the u/v-grid is necessary. However, the
    19381946!--       effect of this error is negligible.
     1947          km_sfc = kappa * surf_def_h(0)%us(m) * surf_def_h(0)%z_mo(m) /       &
     1948                   phi_m( surf_def_h(0)%z_mo(m) / surf_def_h(0)%ol(m) )
     1949
    19391950          surf_def_h(0)%u_0(m) = u(k+1,j,i) + surf_def_h(0)%usws(m) *          &
    19401951                                     drho_air_zw(k-1)               *          &
    19411952                                     ( zu(k+1) - zu(k-1)    )       /          &
    1942                                      ( km(k,j,i)  + 1.0E-20_wp )
     1953                                     ( km_sfc  + 1.0E-20_wp )
    19431954          surf_def_h(0)%v_0(m) = v(k+1,j,i) + surf_def_h(0)%vsws(m) *          &
    19441955                                     drho_air_zw(k-1)               *          &
    19451956                                     ( zu(k+1) - zu(k-1)    )       /          &
    1946                                      ( km(k,j,i)  + 1.0E-20_wp )   
     1957                                     ( km_sfc  + 1.0E-20_wp )   
    19471958
    19481959          IF ( ABS( u(k+1,j,i) - surf_def_h(0)%u_0(m) )  >                     &
     
    19992010!--       interpolation of km onto the u/v-grid is necessary. However, the
    20002011!--       effect of this error is negligible.
     2012          km_sfc = kappa * surf_lsm_h%us(m) * surf_lsm_h%z_mo(m) /             &
     2013                   phi_m( surf_lsm_h%z_mo(m) / surf_lsm_h%ol(m) )
     2014
    20012015          surf_lsm_h%u_0(m) = u(k+1,j,i) + surf_lsm_h%usws(m)    *             &
    20022016                                        drho_air_zw(k-1)         *             &
    2003                                         ( zu(k+1)   - zu(k-1)    ) /           &
    2004                                         ( km(k,j,i) + 1.0E-20_wp ) 
     2017                                        ( zu(k+1) - zu(k-1)    ) /             &
     2018                                        ( km_sfc + 1.0E-20_wp ) 
    20052019          surf_lsm_h%v_0(m) = v(k+1,j,i) + surf_lsm_h%vsws(m)    *             &
    20062020                                        drho_air_zw(k-1)         *             &
    20072021                                        ( zu(k+1) - zu(k-1)    ) /             &
    2008                                         ( km(k,j,i)  + 1.0E-20_wp )
     2022                                        ( km_sfc  + 1.0E-20_wp )
    20092023
    20102024          IF ( ABS( u(k+1,j,i) - surf_lsm_h%u_0(m) )  >                        &
     
    20302044!--       interpolation of km onto the u/v-grid is necessary. However, the
    20312045!--       effect of this error is negligible.
     2046          km_sfc = kappa * surf_usm_h%us(m) * surf_usm_h%z_mo(m) /             &
     2047                   phi_m( surf_usm_h%z_mo(m) / surf_usm_h%ol(m) )
     2048
    20322049          surf_usm_h%u_0(m) = u(k+1,j,i) + surf_usm_h%usws(m)    *             &
    20332050                                        drho_air_zw(k-1)         *             &
    20342051                                        ( zu(k+1) - zu(k-1)    ) /             &
    2035                                         ( km(k,j,i)  + 1.0E-20_wp )
     2052                                        ( km_sfc  + 1.0E-20_wp )
    20362053          surf_usm_h%v_0(m) = v(k+1,j,i) + surf_usm_h%vsws(m)    *             &
    20372054                                        drho_air_zw(k-1)         *             &
    20382055                                        ( zu(k+1) - zu(k-1)    ) /             &
    2039                                         ( km(k,j,i)  + 1.0E-20_wp )
     2056                                        ( km_sfc  + 1.0E-20_wp )
    20402057
    20412058          IF ( ABS( u(k+1,j,i) - surf_usm_h%u_0(m) )  >                        &
     
    45914608! ------------
    45924609!> Computation of the turbulent diffusion coefficients for momentum and heat.
     4610!> @bug unstable stratification is not properly considered for kh in rans mode.
    45934611!------------------------------------------------------------------------------!
    45944612 SUBROUTINE tcm_diffusivities( var, var_reference )
     
    46424660
    46434661!
    4644 !-- Set boundary values (Neumann conditions at downward facing surfaces,
    4645 !-- according to MOST at upward facing surfaces and vertical surfaces).
    4646 !
     4662!-- In RANS mode, use MOST to calculate km and kh within the surface layer.
     4663    IF ( rans_tke_e )  THEN
     4664!
     4665!--    Upward facing surfaces
     4666!--    Default surfaces
     4667       n = 0
     4668       !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
     4669       DO  m = 1, surf_def_h(0)%ns
     4670          i = surf_def_h(0)%i(m)
     4671          j = surf_def_h(0)%j(m)
     4672          k = surf_def_h(0)%k(m)
     4673          km(k,j,i) = kappa * surf_def_h(0)%us(m) * surf_def_h(0)%z_mo(m) /    &
     4674                      phi_m( surf_def_h(0)%z_mo(m) / surf_def_h(0)%ol(m) )
     4675          kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4676       ENDDO
     4677!     
     4678!--    Natural surfaces
     4679       !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
     4680       DO  m = 1, surf_lsm_h%ns
     4681          i = surf_lsm_h%i(m)
     4682          j = surf_lsm_h%j(m)
     4683          k = surf_lsm_h%k(m)
     4684          km(k,j,i) = kappa * surf_lsm_h%us(m) * surf_lsm_h%z_mo(m) /          &
     4685                      phi_m( surf_lsm_h%z_mo(m) / surf_lsm_h%ol(m) )
     4686          kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4687       ENDDO
     4688!     
     4689!--    Urban surfaces
     4690       !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
     4691       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
     4692          i = surf_usm_h%i(m)
     4693          j = surf_usm_h%j(m)
     4694          k = surf_usm_h%k(m)
     4695          km(k,j,i) = kappa * surf_usm_h%us(m) * surf_usm_h%z_mo(m) /          &
     4696                      phi_m( surf_usm_h%z_mo(m) / surf_usm_h%ol(m) )
     4697          kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4698       ENDDO
     4699       
     4700!     
     4701!--    North-, south-, west and eastward facing surfaces
     4702!--    Do not consider stratification at these surfaces.
     4703       DO  n = 0, 3
     4704!     
     4705!--       Default surfaces
     4706          !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
     4707          DO  m = 1, surf_def_v(n)%ns
     4708             i = surf_def_v(n)%i(m)
     4709             j = surf_def_v(n)%j(m)
     4710             k = surf_def_v(n)%k(m)
     4711             km(k,j,i) = kappa * surf_def_v(n)%us(m) * surf_def_v(n)%z_mo(m)
     4712             kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4713          ENDDO
     4714!     
     4715!--       Natural surfaces
     4716          !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
     4717          DO  m = 1, surf_lsm_v(n)%ns
     4718             i = surf_lsm_v(n)%i(m)
     4719             j = surf_lsm_v(n)%j(m)
     4720             k = surf_lsm_v(n)%k(m)
     4721             km(k,j,i) = kappa * surf_lsm_v(n)%us(m) * surf_lsm_v(n)%z_mo(m)
     4722             kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4723          ENDDO
     4724!     
     4725!--       Urban surfaces
     4726          !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
     4727          DO  m = 1, surf_usm_v(n)%ns
     4728             i = surf_usm_v(n)%i(m)
     4729             j = surf_usm_v(n)%j(m)
     4730             k = surf_usm_v(n)%k(m)
     4731             km(k,j,i) = kappa * surf_usm_v(n)%us(m) * surf_usm_v(n)%z_mo(m)
     4732             kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4733          ENDDO
     4734       ENDDO
     4735       
     4736       CALL exchange_horiz( km, nbgp )
     4737       CALL exchange_horiz( kh, nbgp )
     4738
     4739    ENDIF
     4740!
     4741!-- Set boundary values (Neumann conditions)
    46474742!-- Downward facing surfaces
    46484743    !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k)
     
    46544749       kh(k+1,j,i) = kh(k,j,i)
    46554750    ENDDO
    4656 
    4657 !-- Upward facing surfaces
    4658 !-- Default surfaces
    4659     n = 0
    4660     !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
    4661     DO  m = 1, surf_def_h(n)%ns
    4662        i = surf_def_h(n)%i(m)
    4663        j = surf_def_h(n)%j(m)
    4664        k = surf_def_h(n)%k(m)
    4665        km(k,j,i) = kappa * surf_def_h(n)%us(m) * surf_def_h(n)%z_mo(m) /       &
    4666                    phi_m( surf_def_h(n)%z_mo(m) / surf_def_h(n)%ol(m) )
    4667        kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
     4751!
     4752!-- Downward facing surfaces
     4753    !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k)
     4754    DO  m = 1, bc_h(0)%ns
     4755       i = bc_h(0)%i(m)
     4756       j = bc_h(0)%j(m)
     4757       k = bc_h(0)%k(m)
     4758       km(k-1,j,i) = km(k,j,i)
     4759       kh(k-1,j,i) = kh(k,j,i)
    46684760    ENDDO
    4669 !
    4670 !-- Natural surfaces
    4671     !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
    4672     DO  m = 1, surf_lsm_h%ns
    4673        i = surf_lsm_h%i(m)
    4674        j = surf_lsm_h%j(m)
    4675        k = surf_lsm_h%k(m)
    4676        km(k,j,i) = kappa * surf_lsm_h%us(m) * surf_lsm_h%z_mo(m) /             &
    4677                    phi_m( surf_lsm_h%z_mo(m) / surf_lsm_h%ol(m) )
    4678        kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
    4679     ENDDO
    4680 !
    4681 !-- Urban surfaces
    4682     !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
    4683     DO  m = 1, surf_usm_h%ns
    4684        i = surf_usm_h%i(m)
    4685        j = surf_usm_h%j(m)
    4686        k = surf_usm_h%k(m)
    4687        km(k,j,i) = kappa * surf_usm_h%us(m) * surf_usm_h%z_mo(m) /             &
    4688                    phi_m( surf_usm_h%z_mo(m) / surf_usm_h%ol(m) )
    4689        kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
    4690     ENDDO
    4691 
    4692 !
    4693 !-- North-, south-, west and eastward facing surfaces
    4694     DO  n = 0, 3
    4695 !
    4696 !--    Default surfaces
    4697        !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
    4698        DO  m = 1, surf_def_v(n)%ns
    4699           i = surf_def_v(n)%i(m)
    4700           j = surf_def_v(n)%j(m)
    4701           k = surf_def_v(n)%k(m)
    4702           km(k,j,i) = kappa * surf_def_v(n)%us(m) * surf_def_v(n)%z_mo(m) /    &
    4703                       phi_m( surf_def_v(n)%z_mo(m) / surf_def_v(n)%ol(m) )
    4704           kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
    4705        ENDDO
    4706 !
    4707 !--    Natural surfaces
    4708        !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
    4709        DO  m = 1, surf_lsm_v(n)%ns
    4710           i = surf_lsm_v(n)%i(m)
    4711           j = surf_lsm_v(n)%j(m)
    4712           k = surf_lsm_v(n)%k(m)
    4713           km(k,j,i) = kappa * surf_lsm_v(n)%us(m) * surf_lsm_v(n)%z_mo(m) /    &
    4714                       phi_m( surf_lsm_v(n)%z_mo(m) / surf_lsm_v(n)%ol(m) )
    4715           kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
    4716        ENDDO
    4717 !
    4718 !--    Urban surfaces
    4719        !$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,k,m)
    4720        DO  m = 1, surf_usm_v(n)%ns
    4721           i = surf_usm_v(n)%i(m)
    4722           j = surf_usm_v(n)%j(m)
    4723           k = surf_usm_v(n)%k(m)
    4724           km(k,j,i) = kappa * surf_usm_v(n)%us(m) * surf_usm_v(n)%z_mo(m) /    &
    4725                       phi_m( surf_usm_v(n)%z_mo(m) / surf_usm_v(n)%ol(m) )
    4726           kh(k,j,i) = 1.35_wp * km(k,j,i)
    4727        ENDDO
    4728     ENDDO
    4729 
    4730     CALL exchange_horiz( km, nbgp )
    4731     CALL exchange_horiz( kh, nbgp )
    4732 
    47334761!
    47344762!-- Model top
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.