Deducción de los grupos adimensionales y curvas tipo de perfiles de temperatura en suelos de dos capas con flujo de agua a profundidad
Autores: Alhama, Iván; Jiménez-Valera, José Antonio; Cánovas, Manuel; Alhama, Francisco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Deducción de los grupos adimensionales y curvas tipo de perfiles de temperatura en suelos de dos capas con flujo de agua a profundidad
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Escenarios hidrogeológicos
Campo térmico
Flujo de agua
Flujo de calor
Perfiles de temperatura
Velocidad del agua subterránea
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
En los escenarios hidrogeológicos comunes de flujo horizontal de aguas subterráneas y un nivel freático por debajo de la superficie, el campo térmico 2D en estado estacionario resultante del acoplamiento entre el flujo de agua y el flujo de calor y transporte da lugar a un perfil de temperatura vertical que se desarrolla progresivamente sobre una extensión finita del dominio. Más allá de esta región, los perfiles de temperatura son lineales e independientes de la posición horizontal. Estos perfiles están relacionados con la velocidad de las aguas subterráneas, por lo que pueden ser útiles para estimar esta velocidad en forma de un problema inverso. Mediante la adimensionalización de las ecuaciones gobernantes y las condiciones de contorno, este manuscrito deriva formalmente los grupos adimensionales precisos que gobiernan las principales incógnitas del problema, a saber, (i) extensión de la región de desarrollo del perfil, (ii) tiempo requerido para que la solución del perfil de temperatura en estado estacionario sea alcanzada y (iii) los perfiles de temperatura-profundidad en sí en cada posición horizontal de la región de desarrollo. Tras verificar las dependencias matemáticas de estas incógnitas en los grupos adimensionales deducidos, y mediante un gran número de simulaciones numéricas precisas, se derivan las curvas tipo relacionadas con la extensión horizontal del desarrollo de los perfiles en estado estacionario, el tiempo característico para desarrollar dichos perfiles y los perfiles de temperatura vertical adimensionales dentro de la región característica. Estos gráficos universales pueden ser utilizados para la estimación de las velocidades horizontales del agua subterránea a partir de mediciones de temperatura-profundidad.
Descripción
En los escenarios hidrogeológicos comunes de flujo horizontal de aguas subterráneas y un nivel freático por debajo de la superficie, el campo térmico 2D en estado estacionario resultante del acoplamiento entre el flujo de agua y el flujo de calor y transporte da lugar a un perfil de temperatura vertical que se desarrolla progresivamente sobre una extensión finita del dominio. Más allá de esta región, los perfiles de temperatura son lineales e independientes de la posición horizontal. Estos perfiles están relacionados con la velocidad de las aguas subterráneas, por lo que pueden ser útiles para estimar esta velocidad en forma de un problema inverso. Mediante la adimensionalización de las ecuaciones gobernantes y las condiciones de contorno, este manuscrito deriva formalmente los grupos adimensionales precisos que gobiernan las principales incógnitas del problema, a saber, (i) extensión de la región de desarrollo del perfil, (ii) tiempo requerido para que la solución del perfil de temperatura en estado estacionario sea alcanzada y (iii) los perfiles de temperatura-profundidad en sí en cada posición horizontal de la región de desarrollo. Tras verificar las dependencias matemáticas de estas incógnitas en los grupos adimensionales deducidos, y mediante un gran número de simulaciones numéricas precisas, se derivan las curvas tipo relacionadas con la extensión horizontal del desarrollo de los perfiles en estado estacionario, el tiempo característico para desarrollar dichos perfiles y los perfiles de temperatura vertical adimensionales dentro de la región característica. Estos gráficos universales pueden ser utilizados para la estimación de las velocidades horizontales del agua subterránea a partir de mediciones de temperatura-profundidad.