B1.1 Fondamenti di fisica del vento naturale

Lo strato limite atmosferico è una caratteristica chiave del vento naturale. È definito da un aumento della velocità del vento (da zero al suolo) e da una diminuzione dell'intensità della turbolenza con l'aumentare dell'altezza, come mostrato nella Figura 1. Per la misurazione delle grandezze meccaniche sulle strutture, la replica di questo strato limite è essenziale. Tipici venti forti mostrano una stratificazione termica neutra, dove le variazioni di temperatura e pressione con l'altezza sono trascurabili per la maggior parte delle applicazioni pratiche. La descrizione accurata di uno strato limite naturale richiede la definizione di parametri e condizioni specifici.

Lo strato limite atmosferico è diviso nel sottostrato viscoso, lo strato di Prandtl e lo strato di Ekman, come mostrato nella Figura 1. Mentre il sottostrato viscoso è solitamente irrilevante per la modellazione numerica, lo strato di Prandtl dominato dall'attrito si estende fino a circa 100 metri di altezza. Nello strato di Ekman sopra, il vento vira verso la direzione del vento geostrofico. La simulazione dei flussi del vento atmosferico spesso trascura la forza di Coriolis, che è considerata conservativa per la maggior parte delle applicazioni di ingegneria del vento.

Stratificazione dello strato atmosferico e caratteristiche dello strato limite secondo Koss [7]