Impact of waterbody evaporation in an urban canyon investigated through large-eddy simulations

Lo studio dell'evaporazione da parte di specchi d'acqua in ambiente urbano può contribuire alla comprensione dei fenomeni micrometeorologici e allo sviluppo di soluzioni per migliorare il comfort delle città. Questo problema è stato affrontato usando una simulazione fluidodinamica di un canyon urbano al cui centro è stato posto un canale d'acqua. Per le simulazioni è stato usato un modello di fluidodinamica computazionale sviluppato usando OpenFOAM. Come approccio numerico è stata usata una large-eddy simulation. Tale approccio ha permesso di simulare l'evoluzione del sistema e di analizzarne le variabili medie e turbolente. Il modello è basato su un solutore fluidodinamico in approssimazione di Boussinesq a cui sono state aggiunte le equazioni di avvezione diffusione del vapore e lo scambio termico provocato dall'evaporazione. Inoltre sono state implementate delle condizioni al contorno che potessero modellizzare l'evaporazione d'acqua dal canale. Il modello è stato validato simulando un canale piano usando diversi modelli di turbolenza. Sono state eseguite due simulazioni del canyon urbano, una prima in cui il canale ha una temperatura maggiore dell'aria circostante, e una seconda in cui la temperatura del canale è inferiore all'aria. In entrambe le simulazioni la presenza del canale ha influenzato fortemente sia le variabili medie che turbolente. L'evaporazione d'acqua dal canale e il conseguente galleggiamento ha portato un aumento dell'intensità della velocità all'interno del canyon. Si è assistito inoltre ad un abbassamento delle temperature su tutto il dominio, in particolare nel caso col canale freddo, all'interno del canyon, si è raggiunto un raffreddamento del 10-20% rispetto alla differenza di temperatura tra il canale e la temperatura ambientale iniziale. Si è inoltre osservato un aumento dell'energia cinetica turbolenta in tutto il dominio, e un aumento di flussi turbolenti di quantità di moto soprattutto all'interfaccia tra il canyon e l'aria esterna.