Brinicle

О моделировании Бриникла

Этот репозиторий содержит программное обеспечение, используемое для моделирования образования брайнклла, представляющего собой полый ледяной канал, который появляется под поверхностью арктического моря, на основе модели, представленной в соответствующей статье.

Абстрактный

Под арктическим морским льдом при правильных условиях поток ледяной рассола стекает в море. Ледяной рассол имеет гораздо более низкую температуру плавления и плотнее обычной морской воды. В результате он тонет, замораживая все вокруг, образуя ледяной канал, называемый брайнкл (также известный как ледяной сталактит). В данной статье мы развиваем математическую модель этого явления, предполагая цилиндрическую симметрию. Жидкость считается вязкой и квазистационарной. Перенос тепла и соли слабо связан с движением жидкости и моделируется соответствующими уравнениями сохранения, учитывающими диффузионные и конвективные эффекты. Дискретизация методом конечных элементов используется для решения связанной системы уравнений в частных производных. Мы обнаружили, что модель может отражать общее поведение физической системы и генерировать структуры, подобные брикелам, а также восстанавливать состав дендритов, что является физически ожидаемой особенностью, соответствующей предыдущим экспериментальным результатам. Это представляет собой первую предложенную полную модель, которая отражает глобальную структуру физического явления, даже несмотря на некоторые несоответствия, такие как накопление рассола.

Цитирование

 @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},
}

Запуск программы

1. Скопируйте скрытый файл .template_local_config.txt с именем local_config.mk.
2. Добавьте каталог установки MFEM.
3. Если вы хотите переместить графики в другую папку после запуска программы, измените значение NULL переменной SHARE_DIR на каталог папки.
4. Если вы хотите изменить некоторые параметры симуляции, в каждой папке файл settings/parameters.mk содержит все основные параметры симуляции.
5. Чтобы запустить симуляцию, вам нужно всего лишь написать make .

Результаты

Далее представлены некоторые анимации и изображения симуляций:

Дендриты

Ден.mp4

Поток 100

100.mp4

Расход 200

200.mp4

Поток 300

300.mp4

Поток 400

400.mp4

Поток 500

500.mp4