Modelación de la distribución de un contaminante liquido usando la ecuación de difusión en dos dimensiones
Palavras-chave:
Difusión, Diferencias finitas, Condiciones de fronteraResumo
En este trabajo se emplea la ecuación de difusión en 2D para modelar el proceso de difusión de un contaminante en aguas poco profundas y tranquilas. El coeficiente de difusión se consideró espacialmente constante y solamente dependiente de la naturaleza de la sustancia. La idea y los esquemas numéricos (diferencia hacia adelante, hacia atrás y central) se aplicaron a un dominio en el plano XY de lado 1, donde se aprecia la distribución del contaminante. Se ha usado condiciones de frontera de Neumann igual a cero o flujo cero en la frontera, con el fin de hacer un corte en dicha frontera para la modelación. El programa computacional realizado permite mover la fuente de contaminante a cualquier punto del domino y ver su distribución en tiempo real, además se puede añadir otras fuentes de contaminante y observar la difusión de estas. A medida que el valor de la concentración de contaminante se reduce en el tiempo, se aprecia una ralentización de la velocidad de la onda; la modelación permite hacer un seguimiento de la distribución del contaminante para todo tiempo. Por lo tanto, el modelo numérico desarrollado se puede utilizar para predecir la distribución de contaminantes en líquidos.
Referências
Andallah, L.; Khatun, M. 2020. Numerical solution of advection-diffusion equation using finite difference schemes. Bangladesh Journal of Scientific and Industrial Research, 55(1): 15-22.
Comin, D.; Nanda, R. 2019. Financial development and technology diffusion. IMF Economic Review, 67(2): 395-419.
Granik, N.; Weiss, L.; Nehme, E.; Levin, M.; Chein, M.; Perlson, E.; ... Shechtman, Y. 2019. Single-particle diffusion characterization by deep learning. Biophysical journal, 117(2): 185-192.
Habingabwa, M.; Ndahayo, F.; Berntsson, F. 2012. Air pollution tracking using pdes. Rwanda Journal, 27: 63-69.
Hutomo, G.; Kusuma, J.; Ribal, A.; Mahie, A.; Aris, N. 2019. Numerical solution of 2-d advection-diffusion equation with variable coefficient using du-fort frankel method. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1180, No. 1, p. 012009). IOP Publishing.
Lax, P. 1973. Hyperbolic systems of conservation laws and the mathematical theory of shock waves. Socie-ty for Industrial and Applied Mathematics. 59 pp.
Mailler, S.; Pennel, R.; Menut, L.; Lachâtre, M. 2020. Using an antidiffusive transport scheme in the vertical direction: a promising novelty for chemistry-transport models. Geoscientific Model Development Discus-sions, 1-21.
Moin, P. 2010. Fundamentals of engineering numerical analysis. Cambridge University Press. 235 pp.
Oliveira, F.; Ferreira, R.; Lapas, L.; Vainstein, M. 2019. Anomalous diffusion: A basic mechanism for the evolution of inhomogeneous systems. Frontiers in Physics, 7: 18.
Polyanin, A.; Sorokin, V.; Vyazmin, A. 2018. Reaction-diffusion models with delay: some properties, equa-tions, problems, and solutions. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 52(3): 334-348.
Rubin, H. and Atkinson J. 2001. Environmental fluid mechanics. CRC Press. 721 pp.
Won, Y.; Ramkrishna, D. 2019. Revised formulation of Fick’s, Fourier’s, and Newton’s laws for spatially varying linear transport coefficients. ACS omega, 4(6): 11215-11222.
Xue, T.; Su, H.; Han, C.; Jiang, C.; Aanjaneya, M. 2020. A novel discretization and numerical solver for non-fourier diffusion. ACM Transactions on Graphics (TOG), 39(6): 1-14.
Zhang, J.; Centola, D. 2019. Social networks and health: New developments in diffusion, online and offline. Annual Review of Sociology, 45(1): 91-109.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
- Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
- Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
- Se permite y recomienda a los autores/as a publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado