Analysis of microparticle distribution in upper ocean turbulence using Voronoi diagrams
L'objectiu d'aquesta tesi és investigar la distribució espacial dels microplàstics (MPs) a la capa superior de l'oceà, especialment sota la influència de fluxos turbulents. Els Diagrames de Voronoi (VDs) s'utilitzen com a eina de post-procés per analitzar dades obtingudes mitjanç...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/418250 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/418250 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Microplastics Ocean circulation Voronoi, Polygons Fluid mechanics DNS Voronoi Diagram Analysis Ocean turbulence preferential concentration clustering 3D Voronoi Diagram 2D Voronoi diagram Physics Microplàstics Circulació oceànica Voronoi, Polígons de Mecànica de fluids Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Materials plàstics i polímers Àrees temàtiques de la UPC::Desenvolupament humà i sostenible::Degradació ambiental::Contaminació de l'aigua |
| Sumario: | L'objectiu d'aquesta tesi és investigar la distribució espacial dels microplàstics (MPs) a la capa superior de l'oceà, especialment sota la influència de fluxos turbulents. Els Diagrames de Voronoi (VDs) s'utilitzen com a eina de post-procés per analitzar dades obtingudes mitjançant Simulacions Numèriques Directes (DNS). S'han generat diagrames de Voronoi 2D i 3D utilitzant algoritmes en Python, oferint una visualització detallada dels patrons espacials i facilitant la identificació de zones d'agrupament i dispersió. S'ha desenvolupat un nou algoritme, l'algoritme "Feature transform" (FT), per al càlcul eficient dels volums de Voronoi, especialment per a conjunts de dades més grans que superaven la capacitat d'eines existents com el paquet Pyvoro. L'exactitud de l'algoritme FT s'ha validat comparant els seus resultats amb els obtinguts amb Pyvoro, demostrant que les resolucions de malla més fines milloren significativament l'exactitud dels càlculs de volums de Voronoi, tot i que això implica un augment dels costos computacionals. L'estudi troba un equilibri entre l'eficiència computacional i l'exactitud, recomanant l'algoritme FT com un mètode altament eficient quan només es necessiten càlculs de volums. La comparació de diferents casos de prova ha revelat la influència de la mida de les partícules en la distribució de partícules, la qual cosa ha conduit a algunes diferències en la distribució espacial. Finalment, les Funcions de Densitat de Probabilitat (PDFs) dels volums de Voronoi han indicat desviacions respecte a les distribucions normals. Aquest treball aporta nous coneixements sobre el comportament dels MPs en entorns marins turbulents i obre vies per a futures investigacions, especialment en l'ampliació de l'algoritme FT per analitzar sistemes amb múltiples tipus de partícules, com ara partícules biogèniques. |
|---|