Brinicle

Pada simulasi Brinicle

Repo ini berisi perangkat lunak yang digunakan untuk mensimulasikan pembentukan brinicle, yaitu saluran es berongga yang muncul di bawah permukaan laut Artik, berdasarkan model yang disajikan pada artikel terkait.

Abstrak

Di bawah lautan es Arktik, dalam kondisi yang tepat, aliran air garam sedingin es mengalir turun ke laut. Air garam yang sedingin es memiliki titik fusi yang jauh lebih rendah dan lebih padat daripada air laut biasa. Akibatnya, ia tenggelam sekaligus membekukan segala sesuatu di sekitarnya, membentuk saluran es yang disebut brinicle (juga dikenal sebagai stalaktit es). Dalam makalah ini, kami mengembangkan model matematika untuk fenomena ini, dengan asumsi simetri silinder. Fluida tersebut dianggap kental dan kuasi-stasioner. Perpindahan panas dan garam digabungkan secara lemah dengan gerakan fluida dan dimodelkan dengan persamaan kekekalan yang sesuai, yang memperhitungkan efek difusif dan konvektif. Diskritisasi elemen hingga digunakan untuk menyelesaikan sistem persamaan diferensial parsial berpasangan. Kami menemukan bahwa model tersebut dapat menangkap perilaku umum sistem fisik dan menghasilkan struktur seperti brinicle sekaligus memulihkan komposisi dendrit, yang merupakan fitur fisik yang diharapkan selaras dengan hasil eksperimen sebelumnya. Ini mewakili model lengkap pertama yang diusulkan yang menangkap struktur global dari fenomena fisik meskipun terdapat beberapa perbedaan, seperti akumulasi air garam.

Kutipan

 @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},
}

Menjalankan program

1. Salin file tersembunyi .template_local_config.txt dengan nama local_config.mk
2. Tambahkan direktori instalasi MFEM.
3. Jika Anda ingin memindahkan grafik ke folder lain setelah menjalankan program, ubah opsi NULL dari variabel SHARE_DIR ke direktori folder.
4. Jika Anda ingin mengubah sejumlah kuantitas pada simulasi, di setiap folder file settings/parameters.mk memiliki semua parameter utama simulasi.
5. Untuk menjalankan simulasi, Anda hanya perlu menulis make .

Hasil

Berikut disajikan beberapa animasi dan gambar simulasi:

Dendrit

Den.mp4

Aliran 100

100.mp4

Aliran 200

200.mp4

Aliran 300

300.mp4

Aliran 400

400.mp4

Aliran 500

500.mp4