콤솔 멀티피직스를 이용한 2차원 비압축성 및 압축성 맨틀 대류의 벤치마크

• Published in: 지질학회지, 49(2) pp. 245 - 265
• Main Author: 이창열
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한지질학회 01.04.2013
• Subjects: 지질학
• ISSN: 0435-4036; 2288-7377

본 연구는 최근 전산 지구동력학 연구에서 널리 활용되고 있는 유한요소법 기반의 상용 프로그램인 콤솔 멀티피직스를 이용한 벤치마크를 수행하였다. 벤치마크는 맨틀의 비압축성 및 압축성을 반영한 단순한 맨틀 대류를 모델링 함으로써 이루어졌다. 벤치마크에 사용된 지배방정식은 비탄성 유체 근사, 절단 비탄성 유체 근사, 확장 부시네스크 근사 그리고 부시네스크 근사이며 레일리히 수와 소산 수를 변화시켜 구해진 각각의 수렴해들을 비교하였다. 콤솔 멀티피직스는 전산 지구동력학의 비전문가도 쉽게 모델을 수립 및 사용할 수 있는 편리성을 내포하고 있으며 사용자가 자유롭게 물성과 지배방정식을 변형시킬 수 있기 때문에 이 연구에서 유용하게 활용되었다. 실험 결과는 기존의 벤치마크 결과와 전반적으로 잘 합치한다. 편리성과 정확성을 내포하는 콤솔 멀티피직스는 향후 전산 지구동력학 연구에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, a benchmark of mantle convection is conducted using the COMSOL Multiphysics®, a commercial program based on the finite element method (FEM). For the benchmark, simplified mantle convection models are formulated by including incompressibility or compressibility of the mantle. The benchmarked governing equations include anelastic liquid approximation (ALA), truncated anelastic liquid approximation (TALA), extended Boussinesq approximation (EBA) and Boussinesq approximation (BA) by varying dissipation and Rayleigh numbers. Since the COMSOL Multiphysics® has user-friendly modeling interfaces and environments, non-specialists in computational geodynamics can use the program for their own geodynamic modeling. In addition, the program allows easy modifications of rheology and material properties as well as governing equations for the user’s specified modeling purposes. The results in this study are well consistent with the published results. The COMSOL Multiphysics® is promising for diverse modelings of computational geodynamics. KCI Citation Count: 3