Técnicas de Simulación Numérica
(Curso Académico 2021 - 2022)
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1. Datos descriptivos de la asignatura
  • Código: 275461221
  • Centro: Escuela de Doctorado y Estudios de Postgrado
  • Lugar de impartición: Facultad de Ciencias. Sección de Física
  • Titulación: Máster Universitario en Astrofísica
  • Plan de Estudios: 2013 (publicado en 11-02-2014)
  • Rama de conocimiento: Ciencias
  • Itinerario/Intensificación:
  • Departamento/s:
  • Área/s de conocimiento:
    • Astronomía y Astrofísica
  • Curso: 1
  • Carácter: Optativo
  • Duración: Segundo cuatrimestre
  • Créditos ECTS: 6,0
  • Modalidad de impartición: Presencial
  • Horario: Ver horario
  • Dirección web de la asignatura: Ver web de la asignatura
  • Idioma: Castellano e inglés
2. Requisitos para cursar la asignatura
3. Profesorado que imparte la asignatura

Profesor/a Coordinador/a: CHRIS BROOK

General:
Nombre:
CHRIS
Apellido:
BROOK
Departamento:
Astrofísica
Área de conocimiento:
Astronomía y Astrofísica
Grupo:
G1 (único)
Contacto:
Teléfono 1:
680375580
Teléfono 2:
922 605 200 5765
Correo electrónico:
chbrook@ull.es
Correo alternativo:
cbabrook@gmail.com
Tutorías primer cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Observaciones:
Tutorías segundo cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Todo el cuatrimestre Martes 15:00 17:00 Edificio de Física y Matemáticas - AN.2B oficina personal piso 3
Todo el cuatrimestre Jueves 15:00 17:00 Edificio de Física y Matemáticas - AN.2B ofocona personal piso 3
Observaciones:
General:
Nombre:
CLAUDIO
Apellido:
DALLA VECCHIA
Departamento:
Astrofísica
Área de conocimiento:
Astronomía y Astrofísica
Grupo:
G1
Contacto:
Teléfono 1:
Teléfono 2:
Correo electrónico:
caius@iac.es
Correo alternativo:
Tutorías primer cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Observaciones:
Tutorías segundo cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Observaciones:
4. Contextualización de la asignatura en el plan de estudio
  • Bloque formativo al que pertenece la asignatura:
  • Perfil profesional:
5. Competencias

Competencia Específicas

  • 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

Competencias Generales

  • 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

Competencias Básicas

  • 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

Exclusiva de la Especialidad de Teoría y Computación

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

Contenidos teóricos y prácticos de la asignatura

Profesor: Dr. Christopher B. A. Brook
Módulo 1: Revisión de los principios de la dinámica galáctica. Introducción de métodos para resolver las ecuaciones de movimiento de sistemas de N cuerpos. Introducción del método del árbol. Prácticas: Uso de los códigos de simulación disponibles públicamente para formar galaxias. Crea condiciones iniciales. 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 interacciones de N cuerpos. Crear un código de N cuerpos y aplicarlo para modelizar la propagación de virus a sistemas de plantaciones y galaxias.

Profesor: Dr. Claudio Dalla Vecchia
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.


 

Actividades a desarrollar en otro idioma

(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 inglés.

(c) Las referencias bibliográficas de la lista inicial y las que se indiquen a lo largo del curso estarán escritas en inglés.
 
(d) Téngase en cuenta que las habilidades lingüísticas requeridas son pocas, ya que el curso es principalmente práctico.
7. Metodología y volumen de trabajo del estudiante

Descripción

Esta asignatura es de prácticas. Es el alumnado 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 alumnado supervisado por los profesores. La asignatura se apoya también en un número limitado de clases en el 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 en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante

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 [CX2], [CB10], [CB8], [CB7], [CG1], [CE11], [CE8]
Realización de trabajos (individual/grupal) 18,00 0,00 18,0 [CX2], [CB8], [CB7], [CG1], [CE11], [CE8]
Asistencia a tutorías 6,00 0,00 6,0 [CB7], [CB6], [CG1], [CE8]
Estudio/preparación de Clases 0,00 90,00 90,0 [CX2], [CB8], [CB7], [CG1], [CE11], [CE8]
Total horas
Total ECTS
8. Bibliografía / Recursos

Bibliografía básica

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




 
 
Svein Linge and Hans Petter Langtangen (2016): A Gentle Introduction to Numerical Simulations with Python. Spinger Open

Bibliografía complementaria

Otros recursos

Se le facilitarán al alumnado programas y plantillas de programas para el desarrollo de las prácticas.
 
9. Sistema de evaluación y calificación

Descripción

La calificación se obtendrá separadamente para el conjunto de los módulos 1, 2 y 3. La nota conjunta de los módulos constituye la calificación final de la asignatura. Las calificaciones se otorgarán atendiendo al resultado de las prácticas plasmados en los programas y códigos construidos y en los tres informes de las prácticas.
 

Estrategia Evaluativa

Tipo de prueba Competencias Criterios Ponderación
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 alumnado;
(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 %
10. Resultados de Aprendizaje
Esta asignatura proporciona al alumno las técnicas necesarias para realizar modelado numérico básico de fenómenos físicos de importancia en astrofísica a la vez que refuerza los conocimientos físicos fundamentales sobre el cosmologia, y comportamiento de los gases. En el marco de la asignatura los alumnos usan un código para la formación de galaxias y estructura a gran escala, y desarrollan ellos mismos, a partir de una plantilla, un código numérico que resuelve las ecuaciones de los gases compresibles. Por tanto, también se lleva a cabo entrenamiento en las técnicas de programación, usando un lenguaje de alto nivel de uso extendido hoy en día.
 
11. Cronograma / calendario de la asignatura

Descripción

El cronograma que se presenta corresponde al grupo promedio. Se adaptará si es necesario en función de los conocimientos previos de física y astrofísica y de las técnicas numéricas y analíticas de cada grupo en particular.

Segundo cuatrimestre

Semana Temas Actividades de enseñanza aprendizaje Horas de trabajo presencial Horas de trabajo autónomo Total
Semana 1: Módulo 1
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas
 
4.00 6.00 10.00
Semana 2: Módulo 1
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 3: Módulo 1
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 4: Módulo 1
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 5: Módulo 1
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 6: Módulo 1
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 7: Módulo 2
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 8: Módulo 2
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 9: Módulo 2
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 10: Módulo 2
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 11: Módulo 3
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 12: Módulo 3
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 13: Módulo 3
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 14: Módulo 3
 
Clases teóricas y prácticas, realización de prácticas

 
4.00 6.00 10.00
Semana 15: Módulo 3
 
Clases teóricas y prácticas, 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
Fecha de última modificación: 12-07-2021
Fecha de aprobación: 12-07-2021