添加动量方程源项导致速度持续增加？

[李东岳]

最近在动量方程中添加了科氏力源项，计算结果是速度会持续旋转并不能稳定下来，类似于槽道流速度持续增加的过程，有点很奇怪。后来经过讨论，槽导流中的速度压力源项可以与壁面剪切力互相抗衡，最终达到一个稳定的速度。我在想添加科氏力是不是也要加这样一个力进去。后来上网查了一下，确实也要添加一个力与之抗衡。也就是说科氏力+压力梯度才行。在这种情况下才能形成稳定的地转风。

相关原因甚至在百度百科里面都有解释。。隔行如隔山啊，最近把大气环境摸了个遍。还得持续学习。

相关讨论：https://www.cfd-china.com/topic/6248/les直流槽道边界层模拟-如何得到正则化速度u-以及正则化坐标y/39

https://baike.baidu.com/item/地转风/634006?fromtitle=geostrophic wind&fromid=11320860&fr=aladdin

[Vortex]

要加科氏力，还要加一个地转风力源项。实际上，该地转风力来源于压力梯度力，只不过在CFD要把它单独拎出来，显式地加入动量方程里。当对这个方程（只考虑科氏力）在大气边界层较顶部的位置进行时间和水平方向两次平均，就会得到科氏力=地转风力。这样做和槽道那边的driving pressure term是同一个道理，只不过槽道是driving pressure term=壁面摩擦力。

参考文献：
Interaction between low-level jets and wind farms in a stable atmospheric boundary layer, PRF, 2021

[李东岳]

@Vortex 是的是的，多谢大佬！

[李东岳]

@Vortex 大佬，有个关于大尺度模拟风向的东西我没太想清楚。真实的风在靠近地球表面会像这个图这种由于科氏力的作用产生偏移，在高空就不会了？ 从文章里面的图1来看在1000米以上就没啥偏移了

https://www.jstage.jst.go.jp/article/gre/2/0/2_28/_pdf

[Vortex]

@李东岳
高空不会发生偏转了，高空下面会偏。本质原因是convective term的垂直梯度在高空约等于0，高空下面不为0。详细可看我的推导。(粘性项已略去因为ABL流场是高雷诺数流体，但在ABL壁面仍然是有摩擦力的)

[李东岳]

@Vortex 大佬太厉害了。用语言描述就是，地表速度低，科氏力弱，压力梯度导致风向偏移；高度上升后，气流速度增加，科氏力变强，将偏移拉了回来，并最终与压力梯度产生的压力平衡。