Técnicas de Simulación Numérica
(Curso Académico 2020 - 2021)

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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

• CX2 - Aplicar los conocimientos de informática, Física, Astrofísica y computación para construir simulaciones numéricas de fenómenos o escenarios astrofísicos

Profesor: Dr. Christopher B. A. Brook
Módulo 1: 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.
 
Módulo 2:  Esquemas y códigos numéricos. Convergencia y estabilidad de un código numérico; Práctica: Simular la estructura a gran escala del universo. Medir el agrupamiento calculando la función de correlación de dos puntos, primero utilizando los métodos de "fuerza bruta" y luego tomando la transformada de Fourier del campo de densidad..

Profesor: Isaac Alonso-Asensio
Módulo 3: Conceptos elementales. Ecuaciones de los gases. Discretización de las ecuaciones mediante diferencias finitas.  Forma conservativa de las ecuaciones de los gases; criterio CFL. Práctica: construcción de un código unidimensional para resolver las ecuaciones de los gases y aplicación básica.


 

(a) Los módulos 1 y 2 de la asignatura se impartirán 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.
 
(d) Se ha de tener en cuenta que las habilidades lingüísticas requeridas son bajas, ya que el curso es principalmente práctico.

Esta asignatura es de prácticas. Es cada estudiante quien 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 se usará Python.
 
 

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	9,00	0,00	9,0	[CB7], [CG1], [CE11]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)	27,00	0,00	27,0	[CB7], [CB10], [CG1], [CE8], [CE11], [CX2]
Realización de trabajos (individual/grupal)	18,00	0,00	18,0	[CB7], [CG1], [CE8], [CE11], [CX2]
Estudio/preparación de clases teóricas	0,00	45,00	45,0	[CB7], [CG1], [CE11]
Estudio/preparación de clases prácticas	0,00	45,00	45,0	[CB7], [CG1], [CE8], [CE11], [CX2]
Realización de exámenes	0,00	0,00	0,0	[CB8], [CB10], [CX2]
Asistencia a tutorías	6,00	0,00	6,0	[CB6], [CB7], [CG1], [CE8]
Total horas
Total ECTS

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, 2, 3. La nota conjunta de los módulos constituye la calificación final de la asignatura. Las calificaciones se otorgarán atendiendo a los resultados 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			0,00 %
Pruebas de respuesta corta			0,00 %
Pruebas de desarrollo			0,00 %
Trabajos y proyectos			0,00 %
Informes memorias de prácticas	[CB6], [CB7], [CB8], [CB10], [CG1], [CE8], [CE11], [CX2]	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.	100,00 %
Pruebas de ejecuciones de tareas reales y/o simuladas			0,00 %
Escalas de actitudes			0,00 %
Técnicas de observación			0,00 %
Portafolios			0,00 %

The temporal planning that follows is based on a valid scheme for an average group of students. This schedule will be adapted depending on the specificities (previous knowledge of physics and astrophysics, of analytical and numerical techniques) of each particular group.
 

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	Module 1	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 2:	Module 1	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 3:	Module 1	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 4:	Module 1	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 5:	Module 1	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 6:	Module 1	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 7:	Module 2	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 8:	Module 2	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 9:	Module 2	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 10:	Module 2	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 11:	Module 3	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 12:	Module 3	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 13:	Module 3	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 14:	Module 3	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Semana 15 a 17:	Module 3	Practical and theoretical classes, internship	4.00	6.00	10.00
Total			60.00	90.00	150.00