AIRToolkit: modelización y dinámica de fluidos
Esta colección reúne cinco herramientas informáticas destinadas al análisis geométrico y la simulación del comportamiento de fluidos mediante métodos numéricos. Los programas permiten calcular el volumen ocupado por un fluido, identificar y reconstruir las superficies que separan distintos fluidos y estudiar su desplazamiento. Las herramientas utilizan métodos conocidos como Volume of Fluid (VOF), que permiten representar la distribución de los fluidos en un espacio dividido en pequeñas celdas, incluso cuando presentan geometrías complejas o irregulares. La colección está integrada por cinco programas desarrollados por Joaquín López Rodríguez, profesor de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), que ofrecen distintas funcionalidades para el análisis y la representación de fluidos.
Grupo de investigación:
Reconstrucción Avanzada de Interfaces y Computación de Alto Rendimiento
Contacto:
- VOFTools (versión 5.1): biblioteca de herramientas matemáticas y geométricas para realizar cálculos de áreas y volúmenes en espacios bidimensionales y tridimensionales. Permite realizar operaciones de intersección y división de figuras geométricas, determinar la posición de las superficies que separan distintos fluidos y calcular distancias respecto a dichas superficies. Incorpora procedimientos para calcular la distribución inicial de un fluido y conservar las cantidades de área o volumen durante la reconstrucción de las superficies. Admite estructuras geométricas regulares e irregulares, incluidos polígonos y poliedros de formas complejas, tanto convexas como no convexas. La versión 5.1 incorpora mejoras en la precisión y eficiencia de los cálculos geométricos, así como nuevas herramientas para calcular volúmenes de figuras truncadas y facilitar su utilización con otros programas informáticos.
- gVOF (versión 1.1): programa que reúne diferentes métodos numéricos para calcular la distribución inicial de un fluido, reconstruir las superficies que lo delimitan y simular su desplazamiento. Permite trabajar con estructuras geométricas regulares e irregulares, incluidas aquellas que presentan formas complejas, sin necesidad de dividirlas en otras más sencillas. Incorpora 24 combinaciones de métodos de cálculo que permiten adaptar las simulaciones a diferentes necesidades de precisión, conservación del volumen del fluido y eficiencia computacional. Incluye procedimientos para mejorar la reconstrucción de las superficies de separación entre fluidos y herramientas que facilitan su visualización. El programa está diseñado para facilitar la incorporación de estos métodos en aplicaciones de simulación de dinámica de fluidos nuevas o existentes y utiliza las bibliotecas VOFTools e isoap para realizar diferentes operaciones geométricas.
- isoap (versión 1.1): programa que permite identificar y extraer superficies tridimensionales a partir de valores numéricos, utilizando funciones matemáticas o datos obtenidos de diferentes fuentes. Facilita la reconstrucción de superficies complejas sobre estructuras geométricas formadas por poliedros convexos y no convexos, incluso aquellos con caras no planas, tanto en mallas regulares como irregulares. Utiliza un procedimiento de trazado de polígonos que permite obtener superficies sin necesidad de emplear configuraciones geométricas predefinidas. Incluye herramientas para almacenar y representar la geometría de los poliedros y las superficies obtenidas. Entre sus aplicaciones se encuentran la visualización de superficies tridimensionales y la reconstrucción de las superficies de separación entre fluidos en programas de simulación numérica. La versión 1.1 incorpora mejoras en la eficiencia de los cálculos y facilita su utilización con otros programas informáticos.
- hiVOF (versión 1.0): herramienta destinada al cálculo preciso del volumen que ocupa un fluido dentro de figuras geométricas tridimensionales. Permite determinar la proporción de volumen ocupado por un fluido en poliedros convexos y no convexos, incluso cuando presentan geometrías complejas o superficies irregulares. Utiliza procedimientos de integración numérica y refinamiento progresivo de las mallas de cálculo que permiten mejorar la precisión de los resultados y reducir el tiempo necesario para obtenerlos. Admite mallas estructuradas y no estructuradas, así como cuerpos fluidos de formas complejas definidos mediante funciones matemáticas. Incluye programas de prueba para evaluar la exactitud y eficiencia de los cálculos realizados sobre diferentes configuraciones geométricas.
- epiugVOF (versión 1.0): conjunto de herramientas matemáticas y geométricas que permiten realizar operaciones de intersección entre planos y figuras bidimensionales o tridimensionales, como polígonos y poliedros, tanto convexos como no convexos. Estas operaciones se utilizan en métodos avanzados de simulación de fluidos para reconstruir las superficies que los separan y calcular su desplazamiento. Incorpora procedimientos para determinar áreas y volúmenes resultantes de intersecciones geométricas, así como los centros geométricos de determinados conjuntos de puntos. Incluye métodos que permiten realizar de manera eficiente las intersecciones sucesivas necesarias para calcular el movimiento de fluidos sobre mallas estructuradas y no estructuradas. El programa incorpora mejoras en la precisión y eficiencia de los cálculos, además de herramientas de prueba que permiten estudiar la deformación de un cuerpo fluido esférico sometido a un campo de velocidades determinado.
En conjunto, estas herramientas proporcionan recursos para el cálculo geométrico, la reconstrucción de superficies y el seguimiento del movimiento de fluidos, facilitando su utilización en programas de simulación numérica. Su desarrollo se enmarca en la investigación sobre métodos computacionales para el estudio de fluidos y todas ellas se distribuyen como software libre bajo la licencia GNU GPL.
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