Esta es una asignatura optativa que pretende proporcionar al estudiante las técnicas básicas de  simulación numérica para estudiar fenómenos de dinámica microscopica de fluidos complejos.

Es por tanto una asignatura eminentemente práctica que requiere la elaboración y utilización de programas para la realización de simulaciones numéricas.

La asignatura es de interés para todos aquellos estudiantes que vayan a enfocar su actividad futura en cálculos dentro de las áreas de Física de la Materia Condensada, Física de fluidos, Física de la Materia Blanda, Química-Física, etc. Esta asignatura además posibilita la comprensión interna de programas de dinámica molecular convencionales que se utilizan en Biotecnología, Farmacología o Nanociencia.

Dentro del Módulo Física de Fluidos complejos se pueden distinguir dos materias, Física de Fluidos y  Física Estadística de Fluidos Complejos, que corresponden respectivamente a la visón macroscópica y microscópica de los fluidos. Esta segunda materia, en la que se aborda el problema de las causas microscópicas de las propiedades macroscópicas de los medios continuos, se divide a su vez en tres asignaturas. Una primera es  Estructura y propiedades de fluidos complejos, de carácter fenomenológico y experimental sobre polímeros y suspensiones coloidales, que son los dos tipos más representativos de fluidos complejos.

Las otras dos asignaturas,  Mecánica estadística de fluidos complejos y Fenómenos de transporte: Técnicas de simulación en fluidos introducen los modelos mecano-estadísticos que dan cuenta de dicha fenomenología macroscópica.

Estas dos asignaturas son complementarias.  En  Mecánica estadística de fluidos complejos se formulan algunos modelos termodinámicamente consistentes de simulación de fluidos complejos a través de técnicas de granulado (coarse-grainning). Mientras que  en Fenómenos de transporte: Técnicas de simulación en fluidos se describen y utilizan las técnicas de simulación más convenientes para la implementación computacional de dichos modelos.

Con crácter general, para abordar la asignatura con garantías de éxito son precisos conocimientos de Matemáticas y de Física adquiridos en una titulación de Graduado en Física o Ingeniería.

Matemáticas: Cálculo diferencial en varias variables, máximos de funciones condicionados, ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, nociones básicas de espacios funcionales de Hilbert, tensores.

Física: Mecánica analítica (ecuaciones de Hamilton). Facilita mucho el seguimiento del curso el haber cursado con anterioridad materias de Física de Fluidos y Mecánica Estadística en cursos de nivel de Graduado en Física.

Además, es conveniente que se haya cursado la asignatura de este máster Mecánica estadística de fluidos complejos y es indispensable cierto conocimiento de programación en Fortran o lenguaje de programación equivalente para poder llevar a cabo simulaciones numéricas. Los programas que se facilitarán están escritos sólo en Fortran90. Aunque no es imprescidible, es altamente recomendable el uso del sistema operativo Linux.

Las labores de tutorización y seguimiento se harán principalmente a través de las herramientas de comunicación del Curso virtual (Correo y Foros de debate). Por otra parte, los estudiantes podrán siempre entrar en contacto con el profesor de la asignatura por medio de correo electrónico, teléfono o entrevista personal en las siguientes coordenadas:

Dr. Pep Español Garrigós

e-mail: pep@fisfun.uned.es

Teléfono: 91 398 7133

Horario: Miércoles, de 10:00 a 14:00

Departamento de Física Fundamental. Despacho 2.01 Biblioteca Central UNED (Senda del Rey 5, 28040 Madrid)

Dr. Ignacio Zúñiga López

e-mail: izuniga@fisfun.uned.es

Teléfono: 91 398 7132

Horario: Miércoles, de 15:30 a 19:30

Departamento de Física Fundamental. Despacho 2.01 Biblioteca Central UNED (Senda del Rey 5, 28040 Madrid)

COMPETENCIAS BÁSICAS

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida auto dirigido o autónomo.

COMPETENCIAS GENERALES

CG01 - Adquirir capacidad de análisis y síntesis.

CG02 - Adquirir capacidad de organización y planificación.

CG03 - Adquirir conocimientos de informática relativos al ámbito de estudio

CG04 - Adquirir capacidad de gestión de información

CG05 - Adquirir capacidad para resolución de problemas

CG08 - Adquirir razonamiento crítico

CG09 - Adquirir compromiso ético

CG10 - Adquirir capacidad de aprendizaje autónomo

CG11 - Adquirir capacidad de adaptación a nuevas situaciones

CG14 - Adquirir sensibilidad hacia temas medioambientales

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CE01 - Saber utilizar y relacionar los diferentes tipos de descripción (microscópica, mesoscópica y macroscópica) de los fenómenos físicos

CE03 - Comprender el papel del ruido y las fluctuaciones en los fenómenos físicos y manejar su modelización matemática

CE04 - Comprender y saber relacionar matemáticamente las propiedades macroscópicas de un sistema con las interacciones y la geometría de los elementos microscópicos del mismo

CE05 - Capacidad de análisis de problemas nuevos en sistemas poco conocidos y determinar similitudes y diferencias con modelos de referencia

CE06 - Capacidad de formular modelos matemáticos en términos de ecuaciones diferenciales (ordinarias o en derivadas parciales)

CE07 - Saber construir modelos numéricos para fenómenos descritos por ecuaciones diferenciales (ordinarias o en derivadas parciales) con diferentes condiciones iniciales o de contorno

CE08 - Capacidad de realizar análisis críticos de resultados experimentales, analíticos y numéricos

CE09 - Capacidad de búsqueda de bibliografía y fuentes de información especializadas. Manejo de las principales bases de datos de bibliografía científica y de patentes

CE10 - Conocimiento avanzado del estado actual y la evolución de un campo de investigación concreto

• Adquisición de conocimientos avanzados de mecánica estadística de no equilibrio.
• Capacidad de identificar escalas temporales características en fluidos complejos.
• Capacidad de selección de modelos de simulación apropiados para casos particulares de fluidos complejos.
• Capacidad para escribir programas de dinámica molecular y de dinámica browniana para simular problemas de sencillos de fluidos complejos.
• Capacidad de identificación de variables relevantes en suspensiones coloidales y poliméricas.
• Capacidad de calcular estas variables relevantes a partir de los resultados de la simulación.
• Comprensión del proceso de grano grueso (coarse-graining)
• Adquisición de una comprensión de la naturaleza de la investigación en el campo.
• Conocimiento de y habilidad en la búsqueda de bibliografía y de fuentes de información especializada.

 La docencia se impartirá principalmente a través de un curso virtual dentro de la plataforma educativa de la UNED.

Dentro del curso virtual los estudiantes dispondrán de:

1. Página de bienvenida, donde se indica el concepto general de cada una de las asignaturas que componen el módulo y se presentan a los docentes.
2. Calendario, donde se establece el orden temporal de actividades y sugerencias sobre el reparto temporal de la materia, para que el estudiante lo adapte a su disponibilidad y necesidades.
3. Materiales: Guía del curso, donde se establecen los objetivos concretos y los puntos de interés. Programa, donde se especifica la división del contenido por capítulo. Orientaciones sobre la forma de abordar el estudio de cada tema.
4. Recursos, donde se proporciona el material necesario para el estudio, incluyendo programas en fortran y referencias a artículos fundamentales en el desarrollo de la disciplina.
5. Herramientas de comunicación: Correo electrónico, foros de debate y plataforma de entrega de trabajos.
     

Fuera del curso virtual el estudiante también podrá realizar consultas al equipo docente a través del correo, teléfono y presencialmente en los horarios establecidos para estas actividades. También se pueden organizar videoconferencias coordinadas con los distintos Centros Asociados, si las necesidades docentes lo hicieran preciso.

Por lo que se refiere a la división temporal de las actividades del alumno en la asignatura, es esperable que la distribución sea aproximadamente la siguiente:
 

1. Lectura comprensiva del material suministrado: 20%.
2. Realización de ejercicios de autocomprobación de asentamiento de conocimientos: 10%.
3. Adaptación de programas para simulación problemas: 40%.
4. Redacción y presentación de los resultados problemas: 10%.
5. Búsqueda de información adicional en biblioteca, Internet, etc.: 10%.
6. Intercambio de información con otros compañeros y tutor en los foros: 10%.
    

El material básico  y de obligada lectura para preparar la asignatura se  pone a disposición del  estudiante a  través del  Curso virtual.  Dicho material  ha sido generado por el equipo docente  encargado de  la  docencia  de  la asignatura y abarca  todo el temario de la  asignatura.

En el apartado relativo a la bibliografía complementaria se recogen textos que pueden servir  al estudiante  para profundizar  en algunos  de  los conceptos abordados en el material básico o bien para extender su visión a otros temas  de Física  de Fluidos  Complejos  no abarcados  en el  presente curso.

En las páginas del Curso Virtual se pondrá a disposición de los estudiantes enlaces y material que se considere de particular interés para esta asignatura. Concretamente, se proporcionarán códigos generales de dinámica molecular y browniana para que se adapten fácilmente a la simulación de los problemas concretos propuestos.