Modelado Flexible y Modular Simultáneo del Flujo y el Transporte Reactivo en Ríos y Zonas Hiporreicas

Resumen Las investigaciones de procesos multiphysics acoplados en ríos y zonas hiporreicas han utilizado extensamente modelos numéricos. La mayoría de los modelos existentes utilizan un acoplamiento secuencial y unidireccional entre los dominios superficial y subsuperficial. Tal acoplamiento unidireccional puede introducir errores. Para superar esto, se desarrolló un modelo totalmente acoplado, hyporheicFoam, utilizando la plataforma de computación de código abierto OpenFOAM. Captura los procesos acoplados de flujo y transporte reactivo multicomponente tanto dentro de los dominios superficiales como subsuperficiales y a través de su interfaz. El acoplamiento entre los dos dominios se implementa mapeando las condiciones de contorno de flujo conservador en la interfaz a través de un algoritmo iterativo. El transporte reactivo se habilita especificando una red de reacciones. Para empezar, hemos implementado la cinética de reacciones siguiendo el modelo tipo Monod doble con inhibición. La capacidad del modelo se ilustra mediante la modelización tanto del flujo hiporreico conservador como reactivo y el transporte a través de formas de lechos de dunas. Con el nuevo modelo acoplado, ahora es posible cuantificar reacciones en las que los reactivos y productos están constantemente intercambiando entre dominios y tienen realimentaciones. hyporheicFoam puede simular casos grandes y tridimensionales debido a la flexibilidad y potencia computacional que ofrece la estructura del código y el diseño paralelo de OpenFOAM.