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A spectral multidomain penalty method solver for the numerical simulation of granular avalanchesMétodo penalizado de multidominios espectrales para la simulación numérica de avalanchas granulares

Resumen

Este trabajo presenta una simulación numérica basada en elementos de alto orden de una avalancha granular experimental, con el fin de evaluar el potencial de estas técnicas espectrales para tratar las leyes de conservación en geofísica. La discretización espacial de estas ecuaciones se desarrolló a través del método penalizado de multidominios espectrales (SMPM). Los términos temporales se discretizaron utilizando un método de Runge-Kutta de preservación de estabilidad fuerte. La estabilidad del esquema numérico se asegura con el uso de un filtro espectral y un coeficiente de presión lateral de tierras constante o regularizado. El caso de prueba es una avalancha granular que se genera en un canal rectangular de pequeña escala con gradiente topográfico. Se realizó un test de independencia de malla para aclarar el orden del error en la conservación de masas producida por los tratamientos aquí implementados. Las predicciones numéricas de las avalanchas granulares se comparan con las mediciones experimentales realizadas por Denlinger & Iverson (2001). Además, se analizaron las condiciones de frontera y parámetros como el coeficiente de presión lateral de tierras y el factor de corrección de momento para observar la incidencia de estos parámetros al resolver las ecuaciones de flujo granular. Este trabajo identifica los beneficios y las debilidades del SMPM para resolver este conjunto de ecuaciones, con lo cual es posible concluir que el SMPM proporciona una solución adecuada de las ecuaciones de flujo granular propuestas por Iverson & Denlinger (2001). También, produce predicciones comparables con datos experimentales y resultados numéricos generados por otros esquemas.

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