Técnicas de Simulación Numérica
(Curso Académico 2018 - 2019)

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• CE8 - Saber programar, al menos, en un lenguaje relevante para el cálculo científico en Astrofísica
• CE11 - Saber utilizar la instrumentación astrofísica actual (tanto en observatorios terrestres como espaciales) especialmente aquélla que usa la tecnología más innovadora y conocer los fundamentos de la tecnología utilizada

• CG1 - Conocer las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la solución de problemas complejos mediante modelos sencillos

• CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
• CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios
• CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
• CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo

Profesor: Dr Fernando Moreno Insertis

Módulo 1: Conceptos elementales. Ecuaciones de los gases. Discretización de las ecuaciones mediante diferencias finitas. Esquemas y códigos numéricos. Convergencia y estabilidad de un código numérico; criterio CFL. Práctica: construcción de un código unidimensional para resolver las ecuaciones de los gases y aplicación básica.

Módulo 2: Forma conservativa de las ecuaciones de los gases; repaso a la física de las ondas de choque. Práctica: Simulación numérica de fenómenos de interés astrofísico (por ejemplo: propagación de ondas en atmósferas estelares, propagación de ondas de choque, problema de Riemann, problema de conducción térmica, problema de ondas bidimensional, acústica geométrica, etc.)


Profesor: Dr. Christopher B. A. Brook

Módulo 3: Repaso de principios de dinámica galáctica. Introducción de métodos de resolución de la ecuaciones del movimiento de sistemas de N-cuerpos. Introducción del método de árbol. Prácticas guiadas para construir modelos galácticos. Simulación y análisis de un modelo de formación de galaxias.
 

(a) El tercer módulo de la asignatura se impartirá en inglés

(b) El material escrito de toda la asignatura (ejercicios, guiones de prácticas, resúmenes) se distribuirá en idioma inglés

(c) Las referencias bibliográficas de la lista inicial y las que se indiquen a lo largo del curso estarán escritas en inglés.
 

Esta asignatura es de prácticas. Es el alumno el que construye programas y/o los utiliza para resolver los problemas planteados. La mayoría de las sesiones presenciales son delante del ordenador, con trabajo del estudiante supervisado por los profesores. La asignatura se apoya también en un número limitado de clases en aula para cimentar conocimientos teóricos de cálculo numérico o de la física de los gases. Como lenguaje de programación estándar en los primeros dos módulos se utilizará IDL (Interactive Data Language), aunque se podrá ofertar Python si se acuerda así con los alumnos al principio del curso. Para el tercer módulo se usará Python.
 
 

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	9,00	0,00	9,0	[CB6], [CB7], [CB10], [CG1], [CE11]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)	27,00	0,00	27,0	[CB6], [CB7], [CB10], [CG1], [CE8], [CE11]
Realización de trabajos (individual/grupal)	18,00	0,00	18,0	[CB6], [CB7], [CB10], [CG1], [CE8], [CE11]
Estudio/preparación de clases teóricas	0,00	45,00	45,0	[CB6], [CB7], [CB10], [CG1], [CE11]
Estudio/preparación de clases prácticas	0,00	45,00	45,0	[CB6], [CB7], [CB10], [CG1], [CE8], [CE11]
Asistencia a tutorías	6,00	0,00	6,0	[CB6], [CB7], [CB8], [CB10], [CG1], [CE8]
Total horas	60.0	90.0	150.0
Total ECTS			6,00

Laney, C. B. (1998): Computational Fluid Dynamics, Cambridge Univ. Press
Morton, K. W., Baines, M. J. (1983): Numerical Methods for Fluid Dynamics, Academic Press
Toro, E. F. (1999): Riemann Solvers and numerical methods for fluid dynamics: a practical introduction. Springer Verlag
 
 

Se facilitarán a los alumnos programas y plantillas de programas para el desarrollo de las prácticas.
 

La calificación se obtendrá separadamente para el conjunto de los módulos 1 y 2, por una parte, y del módulo 3, por la otra. La nota conjunta de los módulos 1 y 2 constituirá 2/3 de la calificación final de la asignatura. Las calificaciones se otorgarán atendiendo al resultado de las prácticas plasmados en los programas y código construidos y en los informes de las prácticas.
 

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Pruebas objetivas
Pruebas de respuesta corta
Pruebas de desarrollo
Trabajos y proyectos
Informes memorias de prácticas	[CB6], [CB7], [CB8], [CB10], [CG1], [CE8], [CE11]	Resolución de las tareas planteadas, valorando: (a) validez, eficiencia, claridad y modularidad de los códigos numéricos creados por el alumno; (b) adecuada realización de los experimentos propuestos; (c) claridad en el análisis físico de los resultados y (d) buena presentación de texto y figuras.	100 %
Pruebas de ejecuciones de tareas reales y/o simuladas
Escala de actitudes
Técnicas de observación
Portafolios

La planificación temporal que sigue se basa en un esquema válido para un grupo promedio de alumnos. Este cronograma se adaptará dependiendo de las especificidades (conocimientos previos de física y astrofísica, de técnicas analíticas y numéricas) de cada grupo particular.
 

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	Módulo 1	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 2:	Módulo 1	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 3:	Módulo 1	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 4:	Módulo 1	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 5:	Móodulo 1	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 6:	Módulo 1	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 7:	Módulo 2	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 8:	Módulo 2	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 9:	Módulo 2	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 10:	Módulo 2	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 11:	Módulo 3	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 12:	Módulo 3	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 13:	Módulo 3	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 14:	Módulo 3	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 15:	Módulo 3	Clases prácticas y teóricas, realización de prácticas	4.00	6.00	10.00
Semana 16 a 18:			0.00	0.00	0.00
Total			60.00	90.00	150.00