💻 맨틀 대류 시뮬레이션의 기본 코드 구조

# 맨틀 대류 시뮬레이션을 위한 파이썬 코드 예시
import numpy as np
from scipy.sparse import linalg

# 3D 격자 생성
nx, ny, nz = 100, 100, 50  # x, y, z 방향 격자점 수
dx, dy, dz = 1.0, 1.0, 1.0  # 격자 간격

# 물성치 설정
viscosity = 1e21  # 점성도 (Pa·s)
thermal_diffusivity = 1e-6  # 열 확산도 (m²/s)
density = 3300  # 밀도 (kg/m³)
thermal_expansion = 3e-5  # 열팽창계수 (1/K)
gravity = 9.81  # 중력가속도 (m/s²)

# 초기 온도장 설정
T = np.zeros((nx, ny, nz))
T[:, :, 0] = 1500  # 하부 경계 (맨틀-핵 경계)
T[:, :, -1] = 300  # 상부 경계 (맨틀-지각 경계)

# 시간 적분 설정
dt = 1e11  # 시간 간격 (초)
total_time = 1e15  # 총 시뮬레이션 시간 (초)
num_steps = int(total_time / dt)

# 맨틀 대류 시뮬레이션 메인 루프
for step in range(num_steps):
    # 1. 온도장으로부터 부력 계산
    buoyancy = density * thermal_expansion * gravity * (T - np.mean(T))
    
    # 2. 나비에-스톡스 방정식 풀이 (속도장 계산)
    velocity = solve_navier_stokes(buoyancy, viscosity)
    
    # 3. 속도장을 이용한 온도 이류(advection) 계산
    T = advect_temperature(T, velocity, dt)
    
    # 4. 열 확산 계산
    T = diffuse_temperature(T, thermal_diffusivity, dt)
    
    # 5. 결과 저장 및 시각화
    if step % 100 == 0:
        save_results(T, velocity, step)
        visualize_3d(T, velocity, step)
    

위 코드는 맨틀 대류 시뮬레이션의 기본 구조를 보여주는 예시입니다. 실제 연구에서는 훨씬 복잡한 코드가 사용됩니다.