μ-caffa3d.MB : Simulación numérica micro-climática.

Abstract

El microclima es un conjunto de afecciones atmosféricas que caracterizan un entorno o ámbito reducido, como por ejemplo un bosque, lago o valle. Pero también puede referirse a un área modificada por el hombre como una ciudad, un parque o un cultivo a cielo abierto o protegido. Frecuentemente el hombre interviene en un área de cultivo para lograr condiciones micro-climáticas más apropiadas, por ejemplo mediante la instalación de barreras corta-viento, tejidos de sombra o incluso extensos invernáculos. En este trabajo presentamos un modelo numérico capaz de simular los procesos microclimáticos y su interacción con estructuras hechas por el hombre: flujo turbulento tridimensional de aire sobre topografía y en presencia de obstáculos, transferencia de calor por conducción, advección, convección y radiación, transferencia de masa en fase líquida y vapor de agua, evaporación y condensación, etc. En particular, enfocaremos la atención en escurrimientos nocturnos estratificados como los que predominan durante eventos de heladas agro-meteorológicas por radiación. Se estudian: el proceso de estratificación de la atmósfera durante noches despejadas y sin brisas, la simulación numérica de chorros pesados en ambientes estratificados y la aplicación de la extracción selectiva al drenaje de vientos de pendiente; mostrando la correcta representación de éstos fenómenos por el μ-caffa3d.MB, evidenciada por medidas de campo y ensayos de laboratorio.

By microclimate we understand the atmospheric properties and processes that characterize an environment, as for example a forest, a lake or a valley. It can also refer to an area modified by man, like a city, a park or a greenhouse. In agriculture, for example, it is a common practice to modify microclimatic conditions to promote growth, introducing wind fences or greenhouses. In this report, we present a numerical model capable of simulating the microclimatic processes and their interaction with man made structures: turbulent flow over topography and around obstacles, heat transfer by conduction, advection, convection and radiation, mass transfer of liquid water and vapor, evaporation, condensation, etc. The main focus is on nocturnal stratified flows which prevail during radiative frost events. Selected cases include: (i) atmospheric stratification during clear sky nights, (ii) intrusion of heavy turbulent fountains in a stratified environment, and (iii) application of selective drainage to the control of nocturnal down-slope winds. Numerical results are evaluated against laboratory and field observations.