Estrategia técnica y producto mínimo viable

Resultado perseguido

El estudio cuantificará cómo el espesor y una gradación materialmente realizable de impedancia modifican la transición elástica → plástica → daño incipiente causada por un colapso individual. La primera publicación no afirmará predecir erosión acumulada ni pérdida de masa sin calibración de falla y ensayos de múltiples colapsos.

El acoplamiento es secuencial:

\[ \text{Basilisk}\longrightarrow \{\bar p_w(r,t)-p_{\mathrm{ref}},\,\bar\tau_r(r,t),\,I(r)\} \longrightarrow\text{MPM}. \]

La barra superior denota promedio por área anular. La deformación del sólido no regresa a Basilisk.

MVP verificable

1. Reproducir en Basilisk el colapso esférico compresible y luego una cavidad gaseosa axisimétrica cerca de una pared rígida.
2. Exportar a HDF5 presión manométrica y tracción, conservando bordes de los anillos, unidades, resolución y procedencia.
3. Integrar la carga sobre condiciones puntuales de la superficie MPM, usando áreas anulares en el caso axisimétrico o áreas tributarias en 3-D, y exigir errores de fuerza e impulso menores a 1 %.
4. Resolver un recubrimiento y sustrato linealmente elásticos con Kratos Multiphysics MPMApplication 10.4.3.
5. Ejecutar el mismo sólido y carga en FEniCSx, con malla y dominio independientes, y comparar desplazamiento, tensión y energía antes de añadir plasticidad.

El paquete Python ya implementa el contrato HDF5, la tabla de fuerzas para Kratos, el promedio temporal exacto por paso y una cuadratura globalmente conservativa. Para producción se precomputará la matriz de intersección anillo–parche descrita en Transferencia conservativa; la corrección mínima L2 incluida en el helper actual es un verificador y una ruta de depuración, no sustituye el estudio de convergencia local del operador.

Hipótesis y simplificaciones

Decisión	Consecuencia controlada
Una cavidad aislada	Elimina interacción entre burbujas, núcleos y nubes; no representa cavitación desarrollada.
Gas de masa fija, sin cambio de fase	El MVP no reproduce condensación de una burbuja de vapor. p_{g0} y la masa no condensable son incertidumbres.
Pared plana y rígida en CFD	La presión no responde al desplazamiento ni a la impedancia del recubrimiento.
Axisimetría en CFD	Excluye inestabilidades azimutales, rugosidad y chorros oblicuos; la carga alimenta el MVP MPM axisimétrico y una extensión 3-D.
Acoplamiento unidireccional	Es válido solo mientras movimiento, velocidad y escala temporal de la pared no alteren de forma apreciable el hueco o el impacto.
Un colapso	Permite hablar de deformación residual, daño incipiente o potencial de erosión; no de tasa de erosión.

La pared inicialmente plana no implica que el sólido sea infinitamente rígido: esa hipótesis solo pertenece a la etapa fluida. Su dominio de validez se audita con los criterios de Verificación y riesgos.

Preguntas falsables

• A masa areal fija, ¿un perfil creciente de impedancia reduce la amplitud de la onda reflejada en la superficie y la deformación plástica equivalente frente a un recubrimiento homogéneo?
• ¿Existe un espesor óptimo relativo a la duración del pulso, \(h_c/(c_L\tau_p)\), y no solo relativo a \(R_0\)?
• ¿Cambia el orden de desempeño cuando el tiempo de relajación hace \(De=\tau_{\mathrm{relax}}/t_R\) de orden uno?
• ¿Son robustas esas tendencias ante incertidumbre de alta tasa y ante el tamaño equivalente del sensor usado para definir el pulso?

Cobertura de los entregables

Entregable	Ubicación
Resumen, hipótesis y diagrama	esta página
Ecuaciones, fronteras y parámetros	Problema físico y Basilisk
Selección del código y constitutivos	Selección y modelo MPM
Algoritmo, HDF5 y pseudocódigo	Transferencia conservativa
Etapas, DOE, costos, artículo y figuras	Implementación y publicación
Matriz V&V, convergencia, riesgos	Verificación y riesgos
Versiones y ejecución	Reproducibilidad
DOI y enlaces verificables	Referencias

Visualización

visualization/paraview/ convierte cualquier HDF5 v1 en una animación VTK de presión, un mapa radial–tiempo y una historia de fuerza. El ejemplo sintético incluye una escena reproducible para ParaView 6.1; los mismos artefactos se generarán sin cambiar el esquema cuando existan resultados Basilisk.