Brinicle

Na simulação de um Brinicle

Este repositório contém o software usado para simular a formação de uma brinícula, que é um canal oco de gelo que aparece abaixo da superfície do mar Ártico, com base no modelo apresentado no artigo associado.

Resumo

Abaixo do gelo marinho do Ártico, sob as condições certas, um fluxo de salmoura gelada flui para o mar. A salmoura gelada tem um ponto de fusão muito mais baixo e é mais densa que a água do mar normal. Como resultado, ele afunda enquanto congela tudo ao seu redor, formando um canal de gelo chamado brinícula (também conhecido como estalactite de gelo). Neste artigo, desenvolvemos um modelo matemático para este fenômeno, assumindo simetria cilíndrica. O fluido é considerado viscoso e quase estacionário. O transporte de calor e sal está fracamente acoplado ao movimento do fluido e é modelado com as equações de conservação correspondentes, contabilizando os efeitos difusivos e convectivos. A discretização por elementos finitos é empregada para resolver o sistema acoplado de equações diferenciais parciais. Descobrimos que o modelo pode capturar o comportamento geral do sistema físico e gerar estruturas semelhantes a brinículas, ao mesmo tempo que recupera a composição dendrítica, que é uma característica fisicamente esperada alinhada com resultados experimentais anteriores. Este representa o primeiro modelo completo proposto que captura a estrutura global do fenômeno físico, embora apresente algumas discrepâncias, como o acúmulo de salmoura.

Citação

 @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},
}

Executando o programa

1. Copie o arquivo oculto .template_local_config.txt com o nome local_config.mk
2. Adicione o diretório de instalação do MFEM.
3. Se desejar mover os gráficos para outra pasta após executar um programa, altere a opção NULL da variável SHARE_DIR para o diretório da pasta.
4. Caso queira alterar alguma quantidade em uma simulação, em cada pasta o arquivo settings/parameters.mk contém todos os principais parâmetros da simulação.
5. Para executar uma simulação, basta escrever make .

Resultados

A seguir são apresentadas algumas animações e imagens das simulações:

Dendritos

Den.mp4

Fluxo 100

100.mp4

Fluxo 200

200.mp4

Fluxo 300

300.mp4

Fluxo 400

400.mp4

Fluxo 500

500.mp4