Modelado y simulación numérica de la interacción térmica entre la cobertura vegetal y el suelo
Autores: Hidalgo, Arturo; Tello, Lourdes
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo matemático
Interacción térmica
Cobertura vegetal
Suelo
Distribución de temperatura
Solución numérica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, proponemos un modelo matemático que representa la interacción térmica entre la cobertura vegetal y el suelo debajo de ella. Este modelo consiste en una ecuación de reacción-difusión unidimensional que describe la evolución de la temperatura en la cobertura vegetal acoplada con una ecuación de reacción-difusión bidimensional para representar la evolución de la temperatura en el suelo. Se estudia la interacción térmica entre la cobertura vegetal y el suelo y también se obtiene la distribución de temperaturas en el suelo con la profundidad. La cobertura vegetal actúa en este modelo como una condición límite dinámica y difusiva para el suelo. El modelo desarrollado tiene en cuenta el calor latente de fusión, que aparece cuando se produce la transformación de hielo en agua líquida o viceversa dentro del suelo. El enfoque numérico para la solución del modelo matemático realizado en este trabajo se basa en el método de volumen finito con la técnica Weighted Essentially Non-Oscillatory para la reconstrucción espacial y se utiliza un esquema numérico de tercera orden Runge-Kutta Total Variation Diminishing para la integración temporal, que es muy eficiente para obtener la solución numérica de este tipo de modelo. Se resuelven algunos ejemplos numéricos para obtener la distribución de temperatura tanto en la cobertura vegetal como en el suelo.
Descripción
En este trabajo, proponemos un modelo matemático que representa la interacción térmica entre la cobertura vegetal y el suelo debajo de ella. Este modelo consiste en una ecuación de reacción-difusión unidimensional que describe la evolución de la temperatura en la cobertura vegetal acoplada con una ecuación de reacción-difusión bidimensional para representar la evolución de la temperatura en el suelo. Se estudia la interacción térmica entre la cobertura vegetal y el suelo y también se obtiene la distribución de temperaturas en el suelo con la profundidad. La cobertura vegetal actúa en este modelo como una condición límite dinámica y difusiva para el suelo. El modelo desarrollado tiene en cuenta el calor latente de fusión, que aparece cuando se produce la transformación de hielo en agua líquida o viceversa dentro del suelo. El enfoque numérico para la solución del modelo matemático realizado en este trabajo se basa en el método de volumen finito con la técnica Weighted Essentially Non-Oscillatory para la reconstrucción espacial y se utiliza un esquema numérico de tercera orden Runge-Kutta Total Variation Diminishing para la integración temporal, que es muy eficiente para obtener la solución numérica de este tipo de modelo. Se resuelven algunos ejemplos numéricos para obtener la distribución de temperatura tanto en la cobertura vegetal como en el suelo.