Tesis doctoral de Antonio Relaño Castillo
En esta tesis se ha desarrollado un código, que hemos llamado axissph, en dos dimensiones axisimétrico a partir de la técnica conocida como sph (¿smooothed particle hydrodynamics¿). Axissph ha sido validado después de realizar una serie de tests básicos y algunas simulaciones de situaciones reales. El objetivo principal de este trabajo ha sido llenar, en parte, el vacío existente al respecto en la literatura sobre sph. aunque sólo se puede aplicar axissph en problemas reales que presenten la apropiada simetría, existen muchos ejemplos interesantes de sistemas físicos que presentan la simetría axial demandada. Existen ejemplos en campos de aplicación tanto científica como tecnológica, por ejemplo en astrofísica, en el llamado laboratorio de astrofísica o en fusión por confinamiento inercial (icf). Otra interesante aplicación de axissph puede ser su utilización en estudios de convergencia con otros códigos 3d-sph debido a su mayor resolución, al tratarse de un código 2d. las mejoras implementadas en el código axissph en comparación con otros códigos axisimétricos sph existentes se pueden resumir en los siguientes puntos: 1) hemos deducido expresiones analíticas simples para unos factores de corrección que mejoran el cálculo de la densidad y la velocidad en las proximidades del eje z. Dichas expresiones y sus derivadas dependen de un parámetro adimensional que no incrementa mucho el peso computacional del esquema propuesto. 2) hemos obtenido las expresiones adecuadas de las ecuaciones de euler que contienen estas nuevas funciones correctoras y sus derivadas. Lejos del eje de singularidad estas ecuaciones se transforman en las de la formulación estándar propuesta por brookshaw (2003). 3) una expresión novedosa del término de conducción, que debe de añadirse a la ecuación de la energía, se ha propuesto y validado. Este nuevo término mejora la evolución del flujo de calor de las partículas situadas en las proximidades del eje z. 4) hasta el momento los códigos hidrodinámicos sph axisimétricos existentes trabajaban con una aproximación poco elaborada de la viscosidad artificial ya que consistían en una restricción a dos dimensiones de la viscosidad estándar 3d. En este trabajo proponemos el cálculo de la presión debida a la viscosidad como combinación de dos términos, el primero reflejo de la parte cartesiana y la segunda da cuenta de la parte relacionada con la convergencia en el eje. Como era de esperar este último término es de relevante importancia en la simulación de implosiones. 5) hemos desarrollado un método original para incorporar el cálculo de la gravedad en el código axissph. En primer lugar la fuerza directa de anillo a anillo y en segundo lugar la fuerza de la gravedad que sufre una determinada partícula a partir de la contribución del resto de las n partículas existentes. También hemos desarrollado un esquema más eficiente para calcular la gravedad a partir del cálculo del potencial del anillo en lugar del cálculo directo de la fuerza ya que implica un menor número de operaciones algebraicas. el método ha sido verificado con un gran número de test numéricos. Desde los más específicos orientados a comprobar la validez de un algoritmo particular o la capacidad para simular un fenómeno físico en particular, hasta simulaciones bastante más complejas, con la intención de validar la capacidad de simular aplicaciones potencialmente más reales (icf, jets, astrofísica). Así, en al menos un caso, en la colisión frontal de dos enanas blancas, los resultados de la simulación utilizando axissph pueden aportar material científico publicable.
Datos académicos de la tesis doctoral «Axissph:devising and validating an axisymmetric smoothed particle hydrodynamics code«
- Título de la tesis: Axissph:devising and validating an axisymmetric smoothed particle hydrodynamics code
- Autor: Antonio Relaño Castillo
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 06/06/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Domingo García Senz
- Tribunal
- Presidente del tribunal: enrique García-berro montilla
- alejandro jacobo Cabrera crespo (vocal)
- (vocal)
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