Simulación Matemática del Desgaste de Panal a Través del Transporte de Humedad y Depósito de Sal
Autores: Safonov, Alexander; Minchenkov, Kirill
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación Matemática del Desgaste de Panal a Través del Transporte de Humedad y Depósito de Sal
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Meteorización en panal
Superficies rocosas
Modelo de transporte de humedad
Erosión
Deposición de sal
Ciclos de secado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La meteorización en panal es un fenómeno común que se encuentra en diversas superficies rocosas alrededor del mundo. Sin embargo, los mecanismos de formación de panales aún se comprenden mal. En este estudio, proponemos un modelo que describe el transporte de humedad dentro de la arenisca y la erosión resultante de la deposición de sal durante la evaporación de la humedad de la superficie de la roca. El modelo de transporte de humedad se basa en la ecuación de difusión no lineal, donde el contenido volumétrico de humedad es un parámetro combinado que tiene en cuenta el contenido de humedad y gas (vapor). El modelo de transporte de humedad considera la disminución de varios órdenes de magnitud en la difusividad de la humedad, observada durante el secado. Se asumió que la erosión ocurre cuando el frente de evaporación se encuentra cerca de la superficie de la roca. La profundidad de la erosión es proporcional a la tasa de flujo de humedad a través de la superficie en secado. Se utilizó el software de elementos finitos ABAQUS para la solución numérica de la ecuación de difusión no lineal. El esquema iterativo de simulación de erosión para diferentes ciclos de secado se implementó utilizando el lenguaje de programación Python. Los cálculos se realizaron en un entorno 2D para el modelo cuadrado con dimensiones de 50 mm x 50 mm. Los resultados de la simulación demuestran la posibilidad de obtener diversas formas de relieve (panales, tafoni) variando solo el valor de la distribución del contenido de humedad en el lado inferior, simulando la tasa de humectación interna de la roca.
Descripción
La meteorización en panal es un fenómeno común que se encuentra en diversas superficies rocosas alrededor del mundo. Sin embargo, los mecanismos de formación de panales aún se comprenden mal. En este estudio, proponemos un modelo que describe el transporte de humedad dentro de la arenisca y la erosión resultante de la deposición de sal durante la evaporación de la humedad de la superficie de la roca. El modelo de transporte de humedad se basa en la ecuación de difusión no lineal, donde el contenido volumétrico de humedad es un parámetro combinado que tiene en cuenta el contenido de humedad y gas (vapor). El modelo de transporte de humedad considera la disminución de varios órdenes de magnitud en la difusividad de la humedad, observada durante el secado. Se asumió que la erosión ocurre cuando el frente de evaporación se encuentra cerca de la superficie de la roca. La profundidad de la erosión es proporcional a la tasa de flujo de humedad a través de la superficie en secado. Se utilizó el software de elementos finitos ABAQUS para la solución numérica de la ecuación de difusión no lineal. El esquema iterativo de simulación de erosión para diferentes ciclos de secado se implementó utilizando el lenguaje de programación Python. Los cálculos se realizaron en un entorno 2D para el modelo cuadrado con dimensiones de 50 mm x 50 mm. Los resultados de la simulación demuestran la posibilidad de obtener diversas formas de relieve (panales, tafoni) variando solo el valor de la distribución del contenido de humedad en el lado inferior, simulando la tasa de humectación interna de la roca.