Modelo tridimensional para la simulación del avance de un frente salino en un medio de aguas claras

En el este artículo se presenta el desarrollo matemático y la solución numérica de un modelo tridimensional que permite simular el avance de un frente salino en aguas claras. Se presentan las ecuaciones generales del modelo (las ecuaciones de Reynolds) y con base en la suposición de distribución hidrostática de presiones y densidad variable, se presentan los detalles de la integración de los términos de presión de estas ecuaciones. Se describe, además, el modelo de turbulencia utilizado para la simulación de las tensiones de Reynolds. Con estas ecuaciones, la ecuación de conservación de masa y la condición cinemática en la superficie libre se obtiene el campo de velocidades. La ecuación de convección-difusión se utiliza para la simulación del transporte de la concentración salina. La densidad del fluido, se obtiene mediante funciones empíricas que la relacionan con la concentración salina y la temperatura del medio (asumida constante en este trabajo).
Suponiendo que el avance del frente salino es más lento que el fenómeno hidro-dinámico, las ecuaciones hidrodinámicas y la ecuación de convección-difusión se solucionan desacopladamente así: el flujo se asume constante mientras se soluciona la ecuación de difusión para la salinidad. Una vez conocida la concentración salina, se utilizan relaciones empíricas para el cálculo de la densidad del fluido y se obtiene entonces el campo de flujo de las ecuaciones hidrodinámicas.
Finalmente, se describe en forma general la técnica del elemento eficiente utilizada para la solución numérica de las ecuaciones y se presenta un ejemplo de aplicación.