Técnicas de Simulación Numérica
(Curso Académico 2023 - 2024)

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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: 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. Crear condiciones iniciales. Simulación y análisis de un modelo de formación de galaxias.

Profesor: Dr. Claudio Dalla Vecchia
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. 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 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.

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 el profesorado. 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	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

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




 
 
Programming for Computations - A Gentle Introduction to Numerical Simulations with Python
Svein Linge Hans Petter Langtangen http://hplgit.github.io/Programming-for-Computations/pub/p4c/p4c-solarized-Python.html

Sólo se aplicará la modalidad de evaluación continua al ser la asignatura eminentemente práctica. La evaluación continua se basará en las memorias de las tres prácticas, que tendrán idéntico peso en la nota final de la asignatura. En ellas se emplearán códigos desarrollados bajo la supervisión del profesorado. En la segunda convocatoria el alumnado podrá acogerse a la evaluación continua, presentando las memorias de la prácticas (corregidas en su caso).

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.

El alumnado que se encuentre en la quinta o posteriores convocatorias y desee ser evaluado por un Tribunal, deberá presentar una solicitud a través del procedimiento habilitado en la sede electrónica, dirigida a la Decana de Ciencias. Dicha solicitud deberá realizarse con una antelación mínima de diez días hábiles al comienzo del periodo de exámenes.

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Informes memorias de prácticas	[CX2], [CB10], [CB8], [CB7], [CB6], [CG1], [CE11], [CE8]	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 %

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

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