Resumen

Este trabajo presenta la simulación numérica de una avalancha granular a escala experimental basada en elementos de alto orden, con el fin de evaluar el potencial de estas técnicas espectrales para resolver las leyes de conservación en  geofísica.  La  discretización  espacial  de  estas  ecuaciones  se  desarrolló  a  través  del  métodos  penalizado  de  multidominios espectrales (SMPM). Los términos temporales se discretizaron utilizando un método Runge-Kutta de preservación de estabilidad fuerte. La estabilidad del esquema numérico se garantiza 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 una prueba de independencia de  malla  para  aclarar  el  orden  del  error  en  la  conservación  de  la  masa  producida  por  los  tratamientos  previamente  mencionados. Las predicciones numéricas se comparan con las mediciones experimentales realizadas por Denlinger & Iverson (2001). Además, se analizaron las condiciones de contorno, y los parámetros como el coeficiente de presión lateral  de  tierras  y  el  factor  de  corrección  de  momentum  para  observar  su  incidencia  al  resolver  las  ecuaciones  del  flujo granular. Este trabajo identifica las bondades y debilidades del SMPM para resolver este conjunto de ecuaciones y es posible concluir que el SMPM proporciona una solución adecuada de las ecuaciones propuestas por Iverson & Denlinger (2001). Además, las predicciones son comparables a los datos experimentales y resultados numéricos dados por otros esquemas.

INTRODUCCIÓN

El estudio de las avalanchas granulares proporciona una base para entender una variedad de movimientos de masa, como las avalanchas de roca, las avalanchas de nieve, los flujos de escombros y los flujos piroclásticos Denlinger e Iverson (2001). Algunos autores (Denlinger e Iverson, 2001, Savage y Hutter, 1989, Gray et al., 1999, Wang et al., 2004, Pastor et al., 2015, Koch et al., 1994) se han esforzado en realizar experimentos de laboratorio y simulaciones numéricas de aludes granulares. El marco de la mecánica del continuo proporciona un punto de vista teórico útil para representar múltiples tipos de flujos utilizando las leyes de conservación de la masa y el momento. Una forma reducida de utilizar las leyes de conservación aplicadas a los flujos granulares es mediante un enfoque de aguas poco profundas. Las ecuaciones bidimensionales que describen el movimiento de una masa granular teniendo en cuenta las tensiones, causadas por los granos o por el fluido.

​Las ecuaciones de flujo granular son propensas a desarrollar discontinuidades debido a su naturaleza no lineal.​

• Materias:Métodos de simulación Deslizamiento de tierra Predicciones geofísicas Técnicas de predicción
• Subjects:Simulation methods Landslides Geophysical prediction Prediction techniques
• Palabras claves:Avalanchas granulares; Simulación numérica; Método penalizado de multidominios espectrales; Análisis de parámetros.
• Keywords:Granular avalanches; Numerical simulation; Spectral multidomain penalty method; Parameter analysis.