Open AccessNumerical Solution of the Stefan Problem for an Artificial Ice Island
Author(s) -
Д. С. Конов,
М. В. Муратов,
В. А. Бирюков
Publication year - 2022
Publication title -
uspehi kibernetiki
Language(s) - English
Resource type - Journals
ISSN - 2712-9942
DOI - 10.51790/2712-9942-2022-3-1-2
Subject(s) - stefan problem , sea ice , geology , meteorology , oceanography , mathematics , geography , mathematical analysis , boundary (topology)
В работе изучается двумерный ледовый остров в Арктике. Сформулирована задача Стефана для изменения фазового состояния вещества. Разработан численный метод ее решения. Этот метод модифицирован для учета эффектов внешней среды, которые не учитывает физическая модель. Кратко обсуждены идеи для учета солености воды и льда, скорости ветра, а также течения воды, эти подходы реализованы в программе. Для разработанной модели проведен ряд численных экспериментов на ледовом острове. Для этого ледового острова найдено распределение температур в разных постановках, в том числе с учетом массива донного грунта глубиной 10 метров после намораживания и через 150 дней в экстремальных условиях. We studied a wo-dimensional ice island in Arctic. A phase transition problem also called the Stefan problem is stated. A numerical method for solving it is developed. This method is modified to consider the environment effects which are not present in the physical model. We also briefly discuss approaches to including ice and water salinity, wind speed, and water currents as they are software-implemented. A series of numerical experiments for the ice island are conducted using the simulation model. The temperature fields inside the ice island after are found also taking into account the presence of a 10 m thick seabed soil after freezing and for various extreme environmental conditions.