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Sin categoría | Computational Hydraulics Group https://ghc.unizar.es Mon, 08 Apr 2024 14:16:55 +0000 en-GB hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.5.2 https://ghc.unizar.es/wp-content/uploads/2024/03/Recurso-10.png Sin categoría | Computational Hydraulics Group https://ghc.unizar.es 32 32 URBAN-FLOW: Desarrollo de una herramienta de simulación de flujo en zonas urbanas https://ghc.unizar.es/urban-flow-desarrollo-de-una-herramienta-de-simulacion-de-flujo-en-zonas-urbanas/ Wed, 03 Apr 2024 08:29:05 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1187 Referencia: VM 01/2020

Comprendiendo la importancia del intercambio de agua entre las calles (flujo superficial) y el sistema de alcantarillado (flujo en conductos) para la descripción movimiento del agua en un evento de flujo transitorio, el acoplamiento del modelo hidráulico 2D disponible para el flujo superficial se acoplará a un modelo de sistema de drenaje. La experiencia previa del grupo de investigación UZ será explotada en esta parte y los modelos de flujo de agua poco profundas transitorios ya desarrollados se adaptarán debido a su superioridad demostrada en la predicción de avance de inundación sobre lechos secos irregulares.

Sector de aplicación del resultado: Ingeniería Hidráulica y Medioambiental, Gestión de Riesgos de Inundación en zonas urbanas.

Participantes:

Pilar Garcia Navarro (IP)

Pilar Brufau García   

Javier Murillo Castarlenas    

Sergio Martínez Aranda

Isabel Echeverribar

Javier Fernandez Pato

Financia: Universidad de Zaragoza

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Herramientas eficientes de alta precisión para la simulación y control de flujos medioambientales https://ghc.unizar.es/herramientas-eficientes-de-alta-precision-para-la-simulacion-y-control-de-flujos-medioambientales/ Wed, 03 Apr 2024 08:26:00 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1182 Referencia: PGC2018-094341-B-I00, 01/2019-09/2022

Orientado a desarrollar nuevos métodos y herramientas para el análisis, simulación y control de modelos matemáticos necesarios para describir procesos geofísicos medioambientales con el objetivo final de establecer herramientas de simulación y control del flujo ambiental. El objetivo es realizar avances marcados en este campo, construir un grupo líder mundial y producir las herramientas computacionales más avanzadas, que combinen modelos matemáticos mediante ecuaciones diferenciales en derivadas parciales de tipo hiperbólico y métodos matemáticos, numéricos y de control actualizados. Esto también permitirá abordar los desafios de optimización, estimación de parámetros y modelado inverso.

Se establecerán nuevas herramientas de simulación matemática para el problema de construcción y evaluación de modelos combinados de erosión de flujo de agua. También se abordarán los problemas del análisis numérico, la implementación de algoritmos, las técnicas de computación de alto rendimiento, la validación, la verificación y el control. Estas nueva plataforma constituirá una nueva oportunidad única para los investigadores académicos y de la industria.

Con este objetivo, primero se considerará la simulación acoplada de problemas hidrodinámicos que involucran el flujo superficial y la erosión del suelo. La implementación eficiente de esquemas numéricos de muy alto orden en combinación con técnicas de mallado adaptativo de vanguardia permitirá abordar eventos realistas en un tiempo de cálculo asequible. Tal combinación, implementada en un marco informático de alto rendimiento superará a la tecnología punta en términos de precisión y eficiencia.

Los modelos predictivos serán la base para explorar las posibilidades de las formulaciones adjuntas que, cuando se usan esquemas numéricos potentes, se pueden usar para resolver los problemas inversos de la calibración de parámetros, la condición inicial o la reconstrucción óptima de las condiciones de contorno.

Participantes:

José Ignacio García Palacín

María Pilar García Navarro (IP)

Pilar Brufau García

Mario  Morales Hernández

Javier Antonio Murillo Castarlenas

José Luis Gracia Lozano

Sergio Martínez Aranda

Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria 2018 – «Proyectos de Generación de Conocimiento».

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Mejora de la salud y del bienestar de los lechones destetados mediante el control del sistema de ventilación con inteligencia artificial (vent-ia) https://ghc.unizar.es/mejora-de-la-salud-y-del-bienestar-de-los-lechones-destetados-mediante-el-control-del-sistema-de-ventilacion-con-inteligencia-artificial-vent-ia/ Wed, 03 Apr 2024 08:18:46 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1179 REFERENCIA:AEI-010500-2023-190

El proyecto VENT-IA se enfoca en la mejora de la sostenibilidad y la productividad en la producción porcina, abordando el desafío de equilibrar estos aspectos con la salud y bienestar animal. Se propone desarrollar un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) impulsado por inteligencia artificial para monitorear y ajustar la ventilación en las salas de transición para lechones recién destetados. Este sistema inteligente busca optimizar las condiciones ambientales y las necesidades de los animales en tiempo real, reduciendo el uso de antibióticos y mejorando la productividad y rentabilidad de las explotaciones porcinas. La investigación industrial del proyecto pretende generar nuevos conocimientos en el ámbito científico y tecnológico, con ensayos experimentales en granjas para evaluar el impacto de la ventilación en el bienestar y salud animal. Este enfoque innovador se alinea con las prioridades de tratamiento masivo de datos y sensores en el sector manufacturero, prometiendo avances significativos en la producción porcina sostenible y eficiente.

Participantes:

Mario Morales Hernández – Investigador Principal

Pilar García Navarro

Pilar Brufau

Sergio Martinez

Adrián Navas

Javier Murillo

Ministerio de Industria y Turismo, AGRUPACIONES EMPRESARIALES INNOVADORAS – 2023.

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Herramienta de computación de alto rendimiento para la agricultura y silvicultura de precisión. https://ghc.unizar.es/herramienta-de-computacion-de-alto-rendimiento-para-la-agricultura-y-silvicultura-de-precision/ Wed, 03 Apr 2024 08:14:39 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1174 Financia: Universidad de Zaragoza

En la última década, la erosión del suelo se ha intensificado en todo el mundo debido a la expansión sostenida de las tierras agrícolas, la intensificación de las prácticas agrícolas/forestales y la propagación de incendios forestales masivos. La pérdida de suelos fértiles representa una amenaza importante para la retención de agua y nutrientes, reduce la productividad agrícola y forestal y aumenta la contaminación del agua. Por lo tanto, la preservación del suelo fértil es un factor clave para garantizar la seguridad alimentaria, proteger los bosques naturales y mitigar las consecuencias del cambio climático. En los últimos diez años, los modelos computacionales hidro-erosivos han aumentado enormemente su potencial como herramientas analíticas y predictivas gracias a la aparición de técnicas de Computación de Alto Rendimiento (HPC) basadas en una paralelización intensiva dentro de Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU). El principal objetivo de este proyecto es el desarrollo, implementación y prueba/validación de herramientas de última generación para el análisis y predicción de la pérdida de suelo en procesos superficiales a gran escala y a largo plazo.

El proyecto se estructurará en cuatro etapas que involucran:

a) derivación de un modelo físico adecuado para el intercambio de material entre escorrentía y suelo erosionable;

b) la implementación de un núcleo de código para resolver el modelo numérico utilizando aceleración multi-GPU y gestión de memoria de última generación;

c) la calibración/validación de las herramientas HPC para diferentes escalas espaciales y ventanas temporales, y bajo una amplia variedad de condiciones agroforestales, utilizando datos radioisotópicos sólidos recopilados por el grupo ESWE.

d) probar las herramientas de código abierto con un amplio conjunto de casos a largo plazo a gran escala.

Este proyecto permitirá probar los modelos desarrollados en una de las supercomputadoras más importantes de Europa, la supercomputadora JUWELS, en el Julich Supercomputing Center (JSC), Alemania. Estas herramientas abrirán interesantes y novedosas utilidades de modelado del sistema terrestre (ESM), con aplicaciones directas que van desde la reducción de la pérdida de suelo en cuencas agrícolas altamente productivas, como las regiones mediterráneas olivareras y frutales, hasta la prevención de la erosión en grandes áreas forestales afectadas por  grandes incendios forestales.

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Inteligencia artificial e imágenes satélite para reformular los modelos computacionales hidro-erosivos con aplicación a la pérdida de suelo tras grandes incendios forestales https://ghc.unizar.es/inteligencia-artificial-e-imagenes-satelite-para-reformular-los-modelos-computacionales-hidro-erosivos-con-aplicacion-a-la-perdida-de-suelo-tras-grandes-incendios-forestales/ Tue, 02 Apr 2024 08:13:35 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1170 Proyectos Impulso-I3A 2023

Financia: I3A – Universidad de Zaragoza

Este proyecto se centra en el desarrollo de un nuevo marco, combinando imágenes satelitales Sentinel, técnicas de IA y modelos de computación hidrodinámica HPC, para la evaluación y cuantificación de la pérdida de suelo en zonas forestales en la región mediterránea. Esto podría ser relevante para estudiar la degradación del suelo asociado con eventos de lluvia en áreas afectadas por incendios forestales masivos. Para ello nuestro esfuerzo se centrará en encontrar y validar relaciones novedosas entre las imágenes satelitales y la erosión hidrodinámica del suelo logrando los dos siguientes subobjetivos:

● Cuantificar el forzamiento erosivo asociado con eventos de lluvia en un área a escala de cuenca durante un período a largo plazo, proporcionando un modelo paramétrico para la distribución hidrodinámica de pérdidas de suelo

● Desarrollar un algoritmo de inteligencia artificial para caracterizar un modelo paramétrico de pérdida de suelo basado en los datos espaciales proporcionados por imágenes Sentinel-2.

El proyecto de investigación multidisciplinar tiene como objetivo buscar y explotar sinergias entre diferentes grupos, incorporando avances recientes en detección por satélite, IA, modelado ambiental y programación computacional en el diseño de soluciones específicas para un problema desafiante actual que se intensificará debido al cambio climático. Los resultados de los proyectos podrían contribuir en el futuro a apoyar la toma de decisiones y planificación de acciones de mitigación de la erosión post-incendio para asegurar la recuperación de las zonas quemadas.

Proyectos Jóvenes Investigadores 2023

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RESCUER / Resilient Solutions for Coastal, Urban, Estuarine and Riverine Environments https://ghc.unizar.es/rescuer-resilient-solutions-for-coastal-urban-estuarine-and-riverine-environments/ Tue, 02 Apr 2024 08:11:52 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1167

The Doctoral Network (DN) “RESCUER“ (Resilient Solutions for Coastal, Urban, Estuarine and Riverine Environments) will focus on the training of young researchers (Fellows) in the general area of coastal oceanography, hydraulic and coastal engineering, applied mathematics, and scientific computation. The network will leverage advances in the numerical treatment of hydrodynamic equations in the past decade to create multi-physics models able to address pressing needs in practical modeling of various phenomena in the coastal zone with the goal of improving overall safety of coastal areas. Ensuring the safety of property and commercial developments onshore and offshore requires an integrated approach, including phase-resolving wave modeling, tracking and mitigation of morphological changes, potential flooding in urban areas and monitoring of water quality.

While protective structures and emergency plans for catastrophic storm waves and storm surges are well established, the confluence of global warming and sea level rise with other known natural risk factors and increasing human activity create a new set of hazards and requires new thinking in coastal modeling and the planning of mitigation strategies. To address the challenges outlined above, we will rely on numerical techniques which are in each case tested against existing models and validated with experiments and field measurements. In our work with consulting companies and government agencies, we have identified a trend towards coupled models instead of traditionally used stand-alone models and a need for operational capabilities.

These needs will be answered using new multi-physics models, state-of-the-art numerical methods, image recognition algorithms and innovative programming techniques such as GPU programming. The synergistic interplay of physical modelling, numerical analysis and large-scale simulation with lab experiments and field work plays an essential role in this network. Our project goes beyond the state of the art by improving existing numerical models, employing GPU programming and super-resolution techniques and building a unified suite of solvers that will allow us to address the multi-physics problems in coastal, estuarine, riverine and urban areas.

Participantes:

1. ‘the coordinator’: UNIVERSITETET I BERGEN (UiB), BERGEN, Norway,

2. UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA (UNIZAR), ZARAGOZA, Spain,

3. UNIVERSITA POLITECNICA DELLE MARCHE (UNIVPM), ANCONA, Italy,

4. AALBORG UNIVERSITET (AAU), AALBORG, Denmark,

5. UNIVERSITE DE PAU ET DES PAYS DE L’ADOUR (UPPA), PAU, France,

6. UNIVERSIDADE DE COIMBRA (UC), COIMBRA, Portugal,

7. INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET AUTOMATIQUE (INRIA), LE CHESNAY, France,

8. SUEZ EAU FRANCE (SUEZ-RPT), PARIS LA DEFENSE 92040, France

European Commission. Horizon Europe Framework Programme (HORIZON)

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Herramientas computacionales predictivas y optimización mediante Inteligencia Artificial para riesgos hidro-morfodinámicos y escenarios de Cambio Climático (PREDICTHIA) https://ghc.unizar.es/herramientas-computacionales-predictivas-y-optimizacion-mediante-inteligencia-artificial-para-riesgos-hidro-morfodinamicos-y-escenarios-de-cambio-climatico-predicthia/ Tue, 02 Apr 2024 07:56:34 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1163 This project is focused on the development of cutting-edge efficient simulation and optimization tools for solving complex hydro-morphodynamic surface processes that directly affect the management of natural resources, the evaluation and mitigation of risks and the environment conservation in a context of rapid climate changes. Geophysical surface processes modelling has grown in the last 10 years and this tendency is accelerating and expanding, taking advantage of the new computational technologies and addressing new challenges, especially those related to climate change and sustainable use of natural resources. Under this approach, this proposal, despite being intended as a non-oriented research project, will provide novel solutions to relevant environmental problems by developing novel modelling strategies that allow the accurate characterization of different surface flow processes in realistic temporal and spatial scales. The proposal combines complex mathematical and numerical modelling, high performance computing (HPC) technologies and advanced optimization based on artificial intelligence (AI).

The present project will contribute to the following Sustainable Development Goals (SDG): 6.6 – 11.5 – 13.1 – 15.1 – 15.3.

Participantes:

Pilar Garcia Navarro – Investigadora Principal

Pilar Brufau

Mario Morales

Sergio Martinez

Ignacio Garcia Palacín

Jose Luis Gracia Lozano (Matemática Aplicada, Universidad de Zaragoza)

Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria 2022 – «Proyectos de Generación de Conocimiento».

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SIMULACIÓN Y ANÁLISIS DINÁMICO DE LA PROPAGACIÓN DE INCENDIOS FORESTALES UTILIZANDO HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES DE ALTA RESOLUCIÓN https://ghc.unizar.es/simulacion-y-analisis-dinamico-de-la-propagacion-de-incendios-forestales-utilizando-herramientas-computacionales-de-alta-resolucion/ Tue, 02 Apr 2024 07:52:27 +0000 https://ghc.unizar.es/?p=1156 En esta propuesta, nuestro objetivo es desarrollar herramientas matemáticas y computacionales para el análisis y simulación de eventos de incendios forestales que mejoren la comprensión de los procesos dinámicos no lineales involucrados tanto en la propagación en la superficie como en la dinámica atmosférica, arrojando luz sobre su interacción en un contexto de cambio climático. Con este fin, definiremos e implementaremos un modelo de propagación de incendios forestales que considere el acoplamiento bidireccional entre la propagación en la superficie y la atmósfera, basado en métodos numéricos novedosos y HPC.

Participantes:

A. Navas Montilla – Investigador Principal

Pablo Díaz Benito (Matemática Aplicada, Universidad de Zaragoza).

Ilhan Özgen (TU Braunschweig, Alemania)

Cordula Reisch (TU Braunschweig, Alemania)

Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria 2022 – «Proyectos de Generación de Conocimiento».

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Curso “Modelos avanzados de simulación hidráulica” https://ghc.unizar.es/curso-modelos-avanzados-de-simulacion-hidraulica/ Fri, 18 Dec 2020 10:55:54 +0000 http://ghc.unizar.es/?p=879 El Grupo de Hidráulica Computacional impartirá el curso “Modelos avanzados de simulación hidráulica” en el que se explicarán las bases teóricas de los modelos promediados en profundidad para el cálculo del flujo en lámina libre en aguas poco profundas, haciendo especial énfasis en su aplicación a la hidráulica, la hidrología y la morfología fluvial. Se mostrarán sus capacidades y campos de aplicación, y se realizarán prácticas utilizando los modelos para el cálculo de campos de calados, velocidad, zonas inundables, erosión y transporte de sedimentos.

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Adrián Navas, Javier Fernández, Sergio Martínez and Isabel Echeverribar at RiverFlow 2018 conference https://ghc.unizar.es/adrian-navas-javier-fernandez-sergio-martinez-and-isabel-echeverribar-at-riverflow-2018-conference/ Tue, 18 Sep 2018 10:53:01 +0000 http://ghc.unizar.es/?p=853 The RiverFlow 2018 International Conference, held on 5-8 September, gathered in Lyon (France) numerous scientists and researchers on on fluid mechanics. River Flow 2018 focused on the latest findings in the field of fluvial hydraulics, addressing fundamental issues related to fluid processes of sediments and pollutants in rivers. Four oral presentations were carried out by GHC researchers:

Numerical shockwave anomalies in the resolution of the Shallow Water Equations with bed variations (Adrián Navas).
Implicit 2D surface flow models performance assessment: Shallow Water Equations vs. Zero-Inertia Model (Javier Fernández).
Coupled method for the numerical simulation of 1D shallow water and Exner transport equations in channels with variable cross-section (Sergio Martínez)
Numerical simulation of 2D real large scale floods on GPU: the Ebro River (Isabel Echeverribar).
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