Brinicle

Zur Simulation eines Brinicle

Dieses Repo enthält die Software, die verwendet wird, um die Bildung eines Brinicle zu simulieren, bei dem es sich um einen hohlen Eiskanal handelt, der unter der arktischen Meeresoberfläche erscheint, basierend auf dem im zugehörigen Artikel vorgestellten Modell.

Abstrakt

Unterhalb des arktischen Meereises fließt unter den richtigen Bedingungen ein Fluss eisiger Sole ins Meer. Die eisige Sole hat einen viel niedrigeren Schmelzpunkt und ist dichter als normales Meerwasser. Infolgedessen sinkt es, während alles um es herum gefriert, und bildet einen Eiskanal, der Brinicle (auch Eisstalaktit genannt) genannt wird. In diesem Artikel entwickeln wir ein mathematisches Modell für dieses Phänomen unter der Annahme einer Zylindersymmetrie. Die Flüssigkeit gilt als viskos und quasistationär. Der Wärme- und Salztransport ist schwach an die Flüssigkeitsbewegung gekoppelt und wird mit den entsprechenden Erhaltungsgleichungen modelliert, die diffusive und konvektive Effekte berücksichtigen. Zur Lösung des gekoppelten Systems partieller Differentialgleichungen wird die Finite-Elemente-Diskretisierung eingesetzt. Wir stellen fest, dass das Modell das allgemeine Verhalten des physikalischen Systems erfassen und Brinicle-ähnliche Strukturen erzeugen kann, während es gleichzeitig die Dendritenzusammensetzung wiederherstellt, was ein physikalisch erwartetes Merkmal ist, das mit früheren experimentellen Ergebnissen übereinstimmt. Dies stellt das erste vorgeschlagene vollständige Modell dar, das die globale Struktur des physikalischen Phänomens erfasst, auch wenn es einige Diskrepanzen aufweist, wie etwa die Ansammlung von Sole.

Zitat

 @article{brinicle,
author = {Gómez-Lozada, Felipe  and del Valle, Carlos Andrés  and Jiménez-Paz, Julián David  and Lazarov, Boyan S.  and Galvis, Juan },
title = {Modelling and simulation of brinicle formation},
journal = {Royal Society Open Science},
volume = {10},
number = {10},
pages = {230268},
year = {2023},
doi = {10.1098/rsos.230268},
URL = {https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rsos.230268},
eprint = {https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsos.230268},
}

Ausführen des Programms

1. Kopieren Sie die versteckte Datei .template_local_config.txt mit dem Namen local_config.mk
2. Fügen Sie das MFEM-Installationsverzeichnis hinzu.
3. Wenn Sie die Diagramme nach der Ausführung eines Programms in einen anderen Ordner verschieben möchten, ändern Sie die NULL- Option der SHARE_DIR- Variablen in das Ordnerverzeichnis.
4. Wenn Sie eine Simulation ändern möchten, enthält die Datei „settings/parameters.mk“ in jedem Ordner alle Hauptparameter der Simulation.
5. Um eine Simulation auszuführen, müssen Sie nur make schreiben.

Ergebnisse

Als nächstes werden einige Animationen und Bilder der Simulationen präsentiert:

Dendriten

Den.mp4

Fluss 100

100.mp4

Fluss 200

200.mp4

Fluss 300

300.mp4

Fluss 400

400.mp4

Fluss 500

500.mp4