Un marco de biblioteca de modelos modular (DebrisLib) para flujos geofísicos no newtonianos
Autores: Floyd, Ian E.; Sánchez, Alejandro; Gibson, Stanford; Savant, Gaurav
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los flujos de lodo y escombros no newtonianos incluyen una amplia gama de procesos físicos dependiendo del entorno, la concentración y las propiedades del suelo. Los modeladores numéricos han desarrollado una variedad de algoritmos no newtonianos para simular esta gama de procesos físicos. Sin embargo, las suposiciones y limitaciones en cualquier modelo o paquete de software dado pueden ser difíciles de replicar. Esta diversidad en los procesos físicos y el enfoque algorítmico para la modelización numérica no newtoniana hace que un enfoque de biblioteca de computación modular sea ventajoso. Una biblioteca computacional consolida los algoritmos para cada proceso. Este trabajo presenta un marco de biblioteca numérica flexible (DebrisLib) que tiene una amplia gama de software implementado para simular flujos geofísicos utilizando modelos de flujo constante, onda cinemática, onda de difusión y modelos de aguas poco profundas con esquemas computacionales de diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos. DebrisLib incluye una variedad de cierres no newtonianos que predicen una gama de condiciones de flujo geofísico y código modular diseñado para operar con cualquier arquitectura de código padre newtoniano. Este documento presenta los algoritmos y el marco de DebrisLib y la simulación de validación en laboratorio. Las simulaciones demuestran la utilidad de los algoritmos y el valor de la arquitectura de la biblioteca al llamarla desde diferentes marcos de modelado desarrollados por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. (USACE). Presentamos resultados con el Sistema de Análisis de Ríos del Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC-RAS) unidimensional (1D) y bidimensional (2D) y los modelos numéricos de Hidráulica Adaptativa (AdH) 2D, cada uno llamando a la misma biblioteca.
Descripción
Los flujos de lodo y escombros no newtonianos incluyen una amplia gama de procesos físicos dependiendo del entorno, la concentración y las propiedades del suelo. Los modeladores numéricos han desarrollado una variedad de algoritmos no newtonianos para simular esta gama de procesos físicos. Sin embargo, las suposiciones y limitaciones en cualquier modelo o paquete de software dado pueden ser difíciles de replicar. Esta diversidad en los procesos físicos y el enfoque algorítmico para la modelización numérica no newtoniana hace que un enfoque de biblioteca de computación modular sea ventajoso. Una biblioteca computacional consolida los algoritmos para cada proceso. Este trabajo presenta un marco de biblioteca numérica flexible (DebrisLib) que tiene una amplia gama de software implementado para simular flujos geofísicos utilizando modelos de flujo constante, onda cinemática, onda de difusión y modelos de aguas poco profundas con esquemas computacionales de diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos. DebrisLib incluye una variedad de cierres no newtonianos que predicen una gama de condiciones de flujo geofísico y código modular diseñado para operar con cualquier arquitectura de código padre newtoniano. Este documento presenta los algoritmos y el marco de DebrisLib y la simulación de validación en laboratorio. Las simulaciones demuestran la utilidad de los algoritmos y el valor de la arquitectura de la biblioteca al llamarla desde diferentes marcos de modelado desarrollados por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. (USACE). Presentamos resultados con el Sistema de Análisis de Ríos del Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC-RAS) unidimensional (1D) y bidimensional (2D) y los modelos numéricos de Hidráulica Adaptativa (AdH) 2D, cada uno llamando a la misma biblioteca.