Prosit: Getting Started

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Domingo Herrero Robles
hace 8 años
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1 Luit Jan Slooten

2 Contenidos Parte 1: Prosit: un framework Introducción a la programación orientada a objetos Qué es un framework Trabajar con un framework Descripción de los classes Parte 2: Una aplicación generada con el framework Describir un sistema con un object model Del object model a la entrada de datos Resultados Conclusiones

de los classes Parte 2: Una aplicación generada con el framework Describir un

3 Introducción a la programación orientada a objetos Object: Variable con identidad propia de un tipo Integer :: i Class Plantilla para objetos: se define el tipo Contiene definiciones de operaciones sobre los objetos de la clase

:: i Class Plantilla para objetos: se define el tipo

4 Introducción a la programación orientada a objetos Class matriz Tipo matriz (attributos): Integer:: nr_filas Integer:: nr_columnas Real:: array(:,:) Operaciones(métodos): Sumar, multiplicar Object : matriz A Matriz_A%nr_filas = 2 Matriz_A%nr_Columnas = 2 Matriz_A% array= (1,0, 0,1)

array(:,:) Operaciones(métodos): Sumar, multiplicar Object : matriz A

5 Introducción a la programación orientada a objetos Herencia Aplica a clases: Se define una clase en función de otro para ahorar código. un objeto de clase A contiene un objeto de clase B La clase A es igual a la clase B menos en (A es una especialización de B) Abstract class: Una clase sin instancias, que se utiliza sólo para facilitar la definición de otros clases

un objeto de clase A contiene un objeto de clase B La clase A es igual a la clase B menos

6 Framework Function library Diseño OOp Class Library Framework Homogeneizar patronos de diseño Homogeneizar interfaces

7 Framework Un framework no es una aplicación, es una colección de (abstract) classes que puedan colaborar, para un dominio de aplicación específico El usuario es un programador que lo usa para generar aplicaciones. El programador escribe clases de especialización específicas para su aplicación basándose en los abstract classes del framework

programador que lo usa para generar aplicaciones.

8 Ejemplo: Process En Prosit, un objeto de la clase Process representa un proceso físico que aporta un(os) término(s) a una equación de balance

9 Ejemplo: Process

10 Ventajas Codificar solo lo necesario se re-utiliza código Se puede centrarse en lo que es diferente Acoplar aportaciones Muchas decisiones de diseño ya tomadas (lo que reduce tiempo de diseño) Más fácil entender nuevas implementaciones Más facil de mantener

Muchas decisiones de diseño ya tomadas (lo que reduce tiempo de

11 Desventajas Muchas decisiones de diseño ya tomadas (restringe libertad) No todas las extensiones son posibles

12 Diagrama de clases de Prosit (I)

13 Diagrama de clases de Prosit (II)

14 Otros frameworks Multi-physics frameworks: acoplamiento por interfaz y a traves de campos Centrados en 1 método numérico: Datos espaciales almacenados en malla Campos sólo discretos No mencionan calculo de sensibilidades a los parámetros con otro método que el de la perturbación secuencial de los parámetros Domain-specific En todo tipo de ingeniería (power distribution, individual-based swarm simulation, ) En aguas subterraneas sólo uno: Kolditz et al, que presenta las mismas limitaciones que los multi-physics

que el de la perturbación secuencial de los parámetros Domain-specific En todo tipo de ingeniería (power distribution,

15 Parte 2 Una aplicación generada con el framework Prosit

16 Una aplicación generada con el framework Prosit Acopla N equaciones de balance, con o sin término advectivo Los resuelve por separado (Picard) o juntos(newton Rhapson) Optimización mediante método de Marquardt Dominio de aplicación: problemas acoplados e.g. intrusión marina Validación: Problema de Henry

juntos(newton Rhapson) Optimización mediante método de Marquardt Dominio de

17 Como utilizar esta aplicación: Problema de Henry

18 Pasos para los ficheros de entrada Discretizar espacio Definir campos Definir procesos Definir fenómeno Definir Solver Definir problema directo

19 Paso 1: Discretizar el dominio

20 Elementos del territorio

21 Ecuación de flujo h ω * ρs + ρβ θ = ( ρq) ρ Q t t f 0 ω h condiciones iniciales t = 0: h =0 condiciones de contorno Γ : q(x, y, t)= Q(x, y, t) Ecuación de transporte ω ρθ = ρq ω + ρ D + D ω + ρ ω ω t condiciones iniciales: ω x,y,t=0 = 0 * * ( ( m ) ) Q( ) ( ) * * condiciones de contorno: donde Q 0 : ρ Q ω ω 0 Γ 1 f : h (x, y, t)= H(x, y, t) 2 f ( ) ( ) ( ) > = Q < 0 : Q = Q * * ext ext ρ ω ω ρ ω ω

22 Paso 2: definir Campos Símbolo ω (t = 0) ω ρ Nombre Mass fraction (inicial condition) Mass fraction Densnity Se define como Valor constante Lo calcula el programa ( ) ρ ρ 0 eβ ω ω 0 = T S 0 h f θ * ρ Q h q Storage coefficient Freshwater head Vol. Water content External density Vol. Inflow/outflow Darcy velocity Transmissivity Valor constante Lo calcula el programa θ (x,y,t = 0) = 0 θ h = θ + S t= k+ θ t= k h θ t t= k+ θ t= k Valor constante Valor constante Lo calcula el programa Valor constante

23 Para métodos discretos Asignamos valores a nudos, elementos, lados Se utiliza la clase meshfield Pero Se define la distribución espacial en un continuo 1) definir campo continuo 2) definir campo sobre malla en función del campo continuo

24 Campo continuo

25 Campo sobre malla En función de un campo continuo Unión de campos sobre malla Función de un campo sobre malla: Suma (A:=bB e1 +cc e2 ) Producto (A:=bB e1 C e2 ) Función de saturación relativa Van Genughten Función de permeabilidad relativa Van Genughten Función exponencial A=Ia, I =identity matrix Dispersion Conditional: A = B where D >d A = C where D >d

26 Campo sobre una malla

27 Campo sobre una malla ( ) ρ = ρ 0 eβ ω ω 0

28 Paso 3: definir processos Algunas de las especializaciones de process disponibles Process Example Term Generic Expresion Storage S (dh/dt) af 1 F 2 F n (du/dt) Darcyflow Leakage FixedFlow ( ρq) 0 q h z α(h-h) Q ρ ρ = ρt ρ0 (F q) 1 F1F2(F3-u) F 1 Q ( ) ( ) q = FF u F z F = f F,input 3 1

29 definir Processos h ω * ρs + ρβ θ = ( ρq) ρ Q t t f 0 ω h Term Process Generic Expresion ω ρβωθ t ρs 0 h t f ( q) ρ * ρ Q h Storage Storage DarcyFlow FixedFluxBoundary af 1 F 2 F n (du/dt) af 1 F 2 F n (du/dt) F 1 Q (F q) 1 ( ) ( ) q = FF u F z F = f F,input 3 1

31 Paso 4: fenómeno h ω ( ) * ρs + ρβ θ = ρq ρ Q t t f 0 ω h

32 Paso 5: Solver 2 phenomena (flow y transport) Orden de cada uno Método de resolución de cada uno Criterios de convergencia de cada uno Criterios de divergencia de cada uno Típo de matriz de sistema de cada uno Método de resolución del acoplado Criterios de convergencia del acoplado Criterios de divergencia del acoplado Típo de matriz de sistema del acoplado

33 Paso 6: definir problema directo

34 Conclusion Frameworks sirven para hacer aplicaciones ejecutables El uso de un framework reduce tiempo de desarrollo y de diseño para nuevas especializaciones Se ha presentado cómo trabajar con una aplicación derivada del framework La descripción del modelo como object model permite acoplar libremente a los objetos, lo que da libertad al usuario

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