Un modelo de dinámica de fluidos computacional para la dinámica a pequeña escala de la interacción entre olas, témpanos de hielo y hielo intersticial de grasa
Autores: Marquart, Rutger; Bogaers, Alfred; Skatulla, Sebastian; Alberello, Alberto; Toffoli, Alessandro; Schwarz, Carina; Vichi, Marcello
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un modelo de dinámica de fluidos computacional para la dinámica a pequeña escala de la interacción entre olas, témpanos de hielo y hielo intersticial de grasa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Hielo marino
Olas oceánicas
Propiedades mecánicas
Fuerzas de arrastre
Dinámica de fluidos computacional
Interacción ola-hielo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La zona marginal de hielo es una región altamente dinámica donde interactúan el hielo marino y las olas del océano. Los modelos de hielo marino a gran escala solo calculan respuestas promediadas en el dominio. Dado que la mayoría de la zona marginal de hielo consiste en témpanos de hielo móviles rodeados de hielo blando, se necesita un modelado a escala más fina para resolver las variaciones de sus propiedades mecánicas, los gradientes de presión inducidos por las olas y las fuerzas de arrastre que actúan sobre los témpanos de hielo. Se presenta un nuevo enfoque de dinámica de fluidos computacional que considera la composición heterogénea del material de hielo marino y tiene en cuenta la dinámica de interacción entre las olas y el hielo. Los resultados muestran, tras comparar tres disposiciones realistas de hielo marino con concentración y diámetro de témpano similares, que la discrepancia entre la evolución temporal del estrés y la tasa de deformación promediadas en el dominio aumenta a medida que disminuye el período de las olas. Además, la tasa de deformación y la viscosidad se ven mayormente afectadas por la variabilidad de la forma y el diámetro de los témpanos de hielo.
Descripción
La zona marginal de hielo es una región altamente dinámica donde interactúan el hielo marino y las olas del océano. Los modelos de hielo marino a gran escala solo calculan respuestas promediadas en el dominio. Dado que la mayoría de la zona marginal de hielo consiste en témpanos de hielo móviles rodeados de hielo blando, se necesita un modelado a escala más fina para resolver las variaciones de sus propiedades mecánicas, los gradientes de presión inducidos por las olas y las fuerzas de arrastre que actúan sobre los témpanos de hielo. Se presenta un nuevo enfoque de dinámica de fluidos computacional que considera la composición heterogénea del material de hielo marino y tiene en cuenta la dinámica de interacción entre las olas y el hielo. Los resultados muestran, tras comparar tres disposiciones realistas de hielo marino con concentración y diámetro de témpano similares, que la discrepancia entre la evolución temporal del estrés y la tasa de deformación promediadas en el dominio aumenta a medida que disminuye el período de las olas. Además, la tasa de deformación y la viscosidad se ven mayormente afectadas por la variabilidad de la forma y el diámetro de los témpanos de hielo.