Modelování termální konvekce v ledových měsících se zahrnutím vlivu evoluce velikosti zrn na reologii ledu
| Thesis title in Czech: | Modelování termální konvekce v ledových měsících se zahrnutím vlivu evoluce velikosti zrn na reologii ledu |
|---|---|
| Thesis title in English: | Modeling of thermal convection in icy satellites with the inclusion of grain-growth evolution |
| Key words: | termální konvekce, evoluce velikosti zrn, ledové měsíce |
| English key words: | thermal convection, grain-growth evolution, icy moons |
| Academic year of topic announcement: | 2021/2022 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Mathematical Institute of Charles University (32-MUUK) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Ondřej Souček, Ph.D. |
| Author: |
| Guidelines |
| Cílem práce bude:
1) Nastudovat dostupné termodynamické přístupy pro evoluci velikosti zrn v deformující se polykrystalické struktuře. 2) Identifikovat vhodný model pro popis evoluce polykrystalické struktury hexagonálního ledu (případně vysokotlakých fází ledu) v ledových slupkách měsíců Jupiteru a Saturnu. 3) Implementace evoluce velikosti zrna v knihovně FEniCS do zjednodušeného 2D kartézského modelu termální konvekce v nitrech ledových měsíců a studium efektů spjatých s touto evolucí na kvalitativní charakter konvekce. |
| References |
| Antoine Rozel (2006), Taille des grains et localisation de la deformation dans la lithosphere - Ph.D. thesis
Rozel, A., Ricard, Y. and D. Bercovici (2011), A thermodynamically self-consistent damage equation for grain size evolution during dynamic recrystallization, Geophys. J. Int. (2011) 184, 719–728 Ricard, Y. and D. Bercovici (2009), A continuum theory of grain size evolution and damage, J. Geophys. Res., 114, B01204 Maierová et. al. (2017), Computational study of deformation mechanisms and grain size evolution in granulites – Implications for the rheology of the lower crust, Earth and Planetary Science Letters 466, 91–102 |
| Preliminary scope of work |
| Reologie ledu v kontextu planetologických aplikací, např. při studiu deformace ledových slupek měsíců Jupiteru a Saturnu, vychází tradičně z popisu ledu coby polykrystalické látky s několika různými deformačními mechanismy (tzv. diffusion creep, dislocation creep, basal sliding a grain-boundary sliding). Některé z těchto mechanismů závisí nelineárně na velikosti zrn, která je tak vedle napětí v materiálu a teploty dalším z klíčových parametrů určujících mechanické vlastnosti ledu. Velikost zrna je řízena netriviální dynamikou kombinující jednak spontánní růst zrn, je-li materiál nedeformován, jednak dynamické zmenšování zrn - disipativní proces vyvolaný mechanickou deformací materiálu.
|
| Preliminary scope of work in English |
| The rheology of ice in planetary science applications, for example in the studies of deformation inside the icy shells od the moons of Jupiter and Saturn, typically stems from the description of ice by a model of polycrystalline material with several deformation mechanisms (diffusion creep, dislocation creep, boundary sliding and grain boundary sliding). Some of these mechanisms depend in a non-linear manner on the size of the grains in the polycrystalline structure of ice. Grain size is thus, apart from the stress and the temperature, another critical parameter controlling mechanical properties of ice. Grain-size evolution is governed by a non-trivial dynamics combining the process of passive grain growth for a material at rest, with a dynamic grain decrease - a dissipative process resulting from the material deformation. |