A linear investigation on separation in laminar and turbulent boundary layers over low hills and valleys

Summary Laminar and turbulent linear models of stratified flow over small-slope topography have been compared and used to estimate separation features for a single two-dimensional hill and for a valley made by a pair of hills. As far as single symmetric hills are concerned, the importance of the obstacle shape have been evidenced. For the near field, the local slope characteristic of the terrain profile are of overwhelming importance. For the two-hill case, the dependence of the separation site on valley width and stratification is very different for the two models. Ventilation in the valley is modulated by the ratio between the valley width and the buoyancy wave-length only in the laminar case, whereas the turbulent model does not show these features for the realistic roughness values considered here.

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Riassunto Si fa un confronto tra modelli linearizzati di flussi turbolenti e laminari su ostacoli bidimensionali con pendenze piccole, in varie condizioni di stratificazione. Tali modelli sono usati per stimare le condizioni di separazione per una collina o per una valle compresa tra due colline. Nel primo caso si è notata l'importanza della forma dell'ostacolo scelto. Le caratteristiche locali di pendenza della forma del terreno risultano determinanti per il campo di perturbazioni prossimo all'ostacolo. Nel caso della valle si è studiata la collocazione del sito di prima separazione in funzione dell'ampiezza della valle e della stratificazione ed è stata riscontrata una notevole differenza tra i due modelli. Si ha ventilazione nella valle quando la sua ampiezza è un multiplo intero della lunghezza d'onda di galleggiamento, solo nel caso laminare; il modello turbolento non mostra queste caratteristiche per valori realistici di rugosità.