Propagador de ondas acústicas paralelo en 2D/3D basado en el método pseudo-espectral: implementación y análisis de rendimiento
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/356176
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2021-06-29
Condicions d'accésAccés obert
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
El método pseudo-espectral (PSM) es una estrategia numérica utilizada para la solución de ecuaciones de derivadas parciales (PDE) en diversos y variados campos como la dinámica de fluidos, simulación de ondas no lineales y modelización sísmica, entre otros. En el contexto de las aplicaciones geofísicas, los algoritmos basados en el PSM han demostrado mayor precisión y eficiencia en comparación con otros métodos numéricos como el de diferencias finitas (FD). Sin embargo, la implementación eficiente del método PSM requiere de algoritmos óptimos y de estrategias avanzadas de paralelización. En este proyecto se analiza y mejora el flujo de trabajo de un prototipo PSM para la simulación de ondas acústicas en 2D/3D. En particular, se estudian estrategias computacionales que impacten positivamente en la eficiencia del método numérico y alternativas que mejoren la robustez y flexibilidad del código. El prototipo, escrito en Python, es capaz de generar imágenes geofísicas que representan mapas detallados del interior de la tierra. Estas imágenes y conocimiento tienen aplicación directa en diferentes sectores de los que destacan la monitorización de fuentes de energía geotérmica, la modelización y caracterización de yacimientos de agua, y la propagación de ondas en medios porosos, entre otras. The pseudo-spectral method (PSM) is a numerical strategy to solve partial differential equations (PDE) applied in diverse and various fields like fluid dynamics, simulation of non-linear waves, and seismic modeling, among others. In the context of geophysical applications, the algorithms based on the PSM have shown greater precision and efficiency compared with other numerical methods such as finite difference (FD). However, an efficient implementation of the PSM method requires optimal algorithms and advanced paralelization strategies. In this project we analize and improve the main work-flow of a PSM prototype to simulate acoustic waves in 2D/3D. In particular, computational strategies that positively impact efficiecy of the numeric method and alternatives to improve the robustness and flexibility of the code are studied. The prototype, written in Python, is able to generate geophysical images that represent detailed maps of the interior of the earth. These images and knowledge have a direct application in various sectors of which the monitoring of geothermal energy sources, modeling and characterization of water reservoirs, and waves propagation on porus medium, stand out among others. El mètode pseudo-espectral (PSM) es una estratègia numèrica utilitzada per la resolució d’equacions de derivades parcials (PDE) en diversos i variats camps com la dinàmica de fluids, simulació d’ones no lineals i modelització sísmica, entre d’altres. En el context de les aplicacions geofísiques, els algoritmes basats en el PSM han mostrat major precisió i eficiència en comparació amb altres mètodes numèrics com el de diferencies finites (FD). Però, la implementació eficient del mètode PSM requereix d’algoritmes ´òptims i d’estratègies avançades de paral·lelització. En aquest projecte s’analitza i es millora el flux de treball d’un prototip PSM per la simulació d’ones acústiques en 2D/3D. En particular, s’estudien estratègies computacionals que impacten positivament en l’eficiència del mètode numèric i alternatives que millorin la robustesa i flexibilitat del codi. El prototip, escrit en Python, es capaç de generar imatges geofísiques que representen mapes detallats de l’interior de la terra. Aquestes imatges i coneixement tenen aplicació directa en diferents sectors dels quals destaquen monitorització de fonts d’energia geotèrmica, modelització i caracterització de jaciments d’aigua, i la propagació d’ones en medis porosos, entre d’altres.
MatèriesPrototypes, Engineering, Python (Computer program language), Prototips (Enginyeria), Python (Llenguatge de programació)
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA INFORMÀTICA (Pla 2010)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
158624.pdf | 2,531Mb | Visualitza/Obre |