Brinicle

Sur la simulation d'un Brinicle

Ce référentiel contient le logiciel utilisé pour simuler la formation d'un brinicle, qui est un canal creux de glace qui apparaît sous la surface de la mer Arctique, sur la base du modèle présenté dans l'article associé.

Abstrait

Sous la banquise arctique, dans de bonnes conditions, un flux de saumure glacée s'écoule dans la mer. La saumure glacée a un point de fusion beaucoup plus bas et est plus dense que l’eau de mer normale. En conséquence, il coule en gelant tout autour de lui, formant un canal de glace appelé brinicule (également connu sous le nom de stalactite de glace). Dans cet article, nous développons un modèle mathématique pour ce phénomène, en supposant une symétrie cylindrique. Le fluide est considéré comme visqueux et quasi-stationnaire. Le transport de chaleur et de sel est faiblement couplé au mouvement du fluide et est modélisé avec les équations de conservation correspondantes, prenant en compte les effets diffusifs et convectifs. La discrétisation par éléments finis est utilisée pour résoudre le système couplé d'équations aux dérivées partielles. Nous constatons que le modèle peut capturer le comportement général du système physique et générer des structures de type brinicule tout en récupérant la composition des dendrites, qui est une caractéristique physiquement attendue et alignée sur les résultats expérimentaux précédents. Il s'agit du premier modèle complet proposé qui capture la structure globale du phénomène physique même s'il présente certaines divergences, telles que l'accumulation de saumure.

Citation

 @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},
}

Exécution du programme

1. Copiez le fichier caché .template_local_config.txt avec le nom local_config.mk
2. Ajoutez le répertoire d'installation de MFEM.
3. Si vous souhaitez déplacer les graphiques vers un autre dossier après avoir exécuté un programme, remplacez l'option NULL de la variable SHARE_DIR par le répertoire du dossier.
4. Si vous souhaitez modifier une quantité sur une simulation, dans chaque dossier le fichier settings/parameters.mk contient tous les principaux paramètres de la simulation.
5. Pour lancer une simulation, il suffit d'écrire make .

Résultats

Ensuite quelques animations et images des simulations sont présentées :

Dendrites

Den.mp4

Débit 100

100.mp4

Débit 200

200.mp4

Débit 300

300.mp4

Débit 400

400.mp4

Débit 500

500.mp4