Física (plan 2002) 2021-1

Optativas, Temas Selectos de Física Computacional I

Curso T.S. de Física Computacional

Se comenzará con un repaso de las ecuaciones que gobiernan la dinámica de fluidos y formación de ondas de choque. Se estudiara la dinámica de gases en el medio interestelar para entender los procesos que forman ciertos objetos astronómicos. Los alumnos realizarán un código hidrodinámico 1D para resolver problemas astrofísicos. Los códigos se realizarán en Fortran, C++ o Python.

El curso será impartido en línea (hasta que las autoridades lo indiquen lo contrario platicaremos como modificarlo).

Tendremos un aula virtual (sesión asincrónica) donde se asignarán actividades semanales de no mas de 2hr. Y una clase virtual de 1.5 hr. vía zoom los viernes a las 15:30 hr.(sesión sincrónica).

Informes: ary@nucleares.unam.mx

Ayudante: Jorge Alberto Osorio Caballero acaballero97@ciencias.unam.mx

1. Conceptos básicos de dinámica de fluidos

• El concepto de “elemento de fluido”.
• Relación entre las formulaciones Euleriana y Lagrangiana de fluidos.
• Conservación de masa.
• Presión.
• Ecuación del momento.
• Ecuación de energía.
• Ondas de sonido en medios uniformes.
• Explosiones fuertes en medios uniformes.
• Ondas de choque en astrofísica.
• Choques adiabáticos e isotérmicos. Condiciones de Rankine-Hugoniot

2. Conceptos astrofísicos

• Procesos atómicos en el medio interestelar.
• Evolución de un remanente de supernova.
• Evolución de una burbuja de interestelar.

3. Uso de códigos numéricos

• Introducción a las ecuaciones de advección lineal 1D.
• Discretización del espacio en diferencias finitas.
• Discretización del espacio en volúmenes finitos.
• Condiciones de estabilidad, el criterio de Courant.
• El esquema de Lax-Friedrich.
• La viscosidad artificial.
• Solución al problema de Riemann 1D para ecuaciones de Euler.
• El tubo de choques como prueba para códigos numéricos.

4. Aplicación de códigos numéricos a problemas astrofísicos

• Aplicaciones de códigos 1D a problemas astrofísicos.
• Visualización y análisis de resultados.

Bibliografía

-Currie, I.G., 1993, Fundamental Mechanics of Fluids, McGraw-Hill, N.Y., USA.

- Anderson, J.D., 1995, Computational Fluid Dynamics, McGraw-Hill Education

Evaluación %

Exámenes (2 durante el curso) 40

Tareas y actividades en aula virtual 30

Proyecto 20

Participación en clase y foros de discusión en aula virtual 10