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Framework actual y plan de implementación de la pared MPM 2D

Proyecto: acoplamiento unidireccional Basilisk–Kratos MPM para cargas de cavitación
Organización: MC-Andes
Estado del documento: especificación ejecutable del siguiente hito
Fecha de corte: 2026-08-30
Versión objetivo: v0.1.0
Solver sólido seleccionado: Kratos Multiphysics MPMApplication 10.4.3

1. Propósito y conclusión operativa

Este documento describe de manera autocontenida el framework que ya existe y el trabajo que falta para ejecutar la primera pared elástica con el Método de los Puntos Materiales (MPM) en dos dimensiones. La decisión técnica principal es usar una formulación axisimétrica 2D de Kratos, porque la carga disponible es \(p(r,t)\). Una aproximación de deformación plana convertiría el problema en una carga por unidad de espesor y ya no conservaría la fuerza axisimétrica \(2\pi\int p\,r\,dr\); por tanto, solo se considerará más adelante como prueba numérica separada y no como representación del colapso de burbuja.

El siguiente hito no consiste todavía en predecir erosión. Consiste en demostrar, con una pared homogénea linealmente elástica, que:

  1. el archivo \(p(r,t)\) se puede consumir sin ambigüedad;
  2. Kratos recibe fuerzas en N, con signo, área e impulso correctos;
  3. la pared 2D transmite y refleja ondas sin inestabilidad numérica;
  4. la solución converge al refinar celda, paso temporal y puntos por celda;
  5. los campos y las métricas se pueden inspeccionar en ParaView;
  6. los balances de carga, impulso y energía quedan registrados automáticamente.

Hasta que esas seis condiciones se cumplan, los datos sintéticos son pruebas del flujo de software, no resultados físicos de cavitación ni de daño.

2. Alcance físico y supuestos vigentes

El framework representa un acoplamiento secuencial de una sola vía:

Basilisk 2D axisimétrico, pared rígida
  │
  ├─ presión manométrica promedio por anillo p̄(r,t)
  ├─ tracción cortante radial promedio τ̄(r,t)
  └─ metadatos de malla, EOS, caso y convergencia
  │
  ▼
HDF5 canónico wall-loads v1.1.0
  │
  ├─ auditoría de fuerza e impulso
  ├─ tabla derivada de fuerzas puntuales para Kratos
  └─ bundle VTK de la carga para ParaView
  │
  ▼
Kratos MPMApplication 10.4.3, pared 2D axisimétrica
  │
  ├─ desplazamiento, velocidad y tensión de los puntos materiales
  ├─ energía cinética, de deformación y trabajo externo
  └─ VTK/JSON, métricas y manifiesto reproducible

Flujo de datos Basilisk a Kratos MPM

Los supuestos que limitan la interpretación son:

  • una cavidad gaseosa aislada, sin nube de burbujas;
  • pared rígida en la simulación fluida;
  • presión transferida sin realimentación del movimiento de la pared;
  • simetría alrededor del eje de la burbuja;
  • carga normal definida sobre la superficie inicial, no follower load;
  • un único impacto, insuficiente para predecir erosión acumulada;
  • primera pared homogénea y elástica; plasticidad, gradación, daño y delaminación se habilitan por etapas después de verificar el caso base.

La primera corrida responde a «cómo se comporta la pared bajo una carga común prescrita». No demuestra todavía cómo cambiaría la propia burbuja frente a una pared deformable o de impedancia finita.

3. Estado verificable del repositorio

3.1 Componentes ya implementados

Componente Estado Responsabilidad
WallLoadHistory implementado y probado valida y escribe el HDF5 canónico de \(p(r,t)\)
esquema wall-loads 1.1.0 implementado define unidades, dimensiones, convenciones y procedencia
mapeo axisimétrico implementado y probado reconstruye \(r\), integra áreas y conserva fuerza global
KratosLoadTable implementado y probado guarda fuente y fuerzas MPM en un HDF5 autocontenido
promedio temporal por paso implementado y probado integra exactamente el interpolante lineal durante cada paso MPM
emparejamiento de condiciones implementado y probado asocia coordenadas iniciales uno a uno, sin depender de IDs generados
proceso Python de Kratos implementado; falta corrida completa asigna POINT_LOAD a condiciones MPM móviles
exportador ParaView de la carga implementado y probado produce animación de pared, mapa \(r-t\) e historia de fuerza
CI Python y documentación implementado lint, tipos, pruebas, cobertura, MkDocs y smoke test de importación Kratos
caso completo de pared 2D pendiente geometría, materiales, frontera, salida VTK y ejecución física
operador geométrico local anillo–parche pendiente conservación local de producción, más allá de la corrección global
caso Basilisk físico pendiente sustituir el pulso sintético por una carga convergida

El ejemplo sintético actual tiene 101 tiempos, 40 anillos y, en su demostración cartesiana 3D, 6400 puntos de carga. La tabla generada conserva la fuerza con un error máximo relativo de \(3.707\times10^{-16}\), conserva el impulso a precisión de máquina y requirió una corrección global relativa L2 máxima de \(2.832\times10^{-3}\). Estos números verifican el adaptador, no la física del impacto.

3.2 Estructura relevante

.
├── coupling/schemas/
│   ├── wall-loads-v1.yaml
│   └── kratos-point-loads-v1.yaml
├── docs/
│   ├── framework-and-2d-roadmap.md        # este documento
│   └── assets/data-flow.svg
├── examples/
│   ├── synthetic_mapping.py
│   └── kratos_load_table.py
├── mpm/kratos/
│   ├── axisymmetric_hdf5_point_load_process.py
│   ├── ProjectParameters.load-process.json
│   └── cases/                             # aquí se añadirá la pared 2D
├── src/cavitation_coupling/
│   ├── schema.py
│   ├── mapping.py
│   ├── kratos.py
│   └── paraview_export.py
├── tests/
│   ├── test_schema.py
│   ├── test_mapping.py
│   ├── test_kratos.py
│   └── test_paraview_export.py
├── visualization/paraview/
│   ├── export_wall_loads.py
│   └── render_bundle.py
└── provenance/solvers.lock.yml

4. Contrato de datos \(p(r,t)\)

4.1 Archivo canónico de pared

El HDF5 mc-andes-basilisk-wall-loads, versión 1.1.0, es la fuente de verdad. Las cantidades están en SI y la presión es manométrica, positiva en compresión:

\[ p_g(r,t)=p_w(r,t)-p_{ref}. \]
Ruta HDF5 Forma Unidad Significado
/time (Nt,) s tiempos estrictamente crecientes
/coordinates/radial_edges (Nr+1,) m bordes de los anillos
/fields/pressure_gauge (Nt,Nr) Pa promedio por área de cada anillo
/fields/shear_radial (Nt,Nr) Pa tracción cortante radial promedio
/derived/impulse_pressure (Nr,) Pa s integral temporal por anillo
/derived/force_normal (Nt,) N fuerza axisimétrica integrada

Para el anillo \(i=[r_i,r_{i+1}]\), el área física es

\[ A_i=\pi\left(r_{i+1}^2-r_i^2\right), \qquad F_B(t)=\sum_i \bar p_i(t)A_i. \]

Guardar bordes y promedios, en lugar de centros y máximos de celda, permite reconstruir exactamente fuerza e impulso aun si cambia la discretización sólida. El archivo incluye complete=true solo después de terminar una escritura atómica; el lector rechaza versiones mayores desconocidas y archivos incompletos.

4.2 Archivo derivado para Kratos

El segundo HDF5, mc-andes-kratos-mpm-point-loads 1.0.0, conserva una copia de la fuente y añade la discretización superficial elegida:

Ruta HDF5 Forma Unidad Significado
/source/time (Nt,) s tiempos de la fuente
/source/radial_edges (Nr+1,) m anillos originales
/source/pressure_gauge (Nt,Nr) Pa \(p(r,t)\) original
/conditions/coordinates_initial (Nc,3) m posición inicial de cada condición
/conditions/tributary_area (Nc,) m² área física representada
/conditions/outward_normal (Nc,3) 1 normal exterior unitaria
/loads/pressure_gauge (Nt,Nc) Pa presión reconstruida en condiciones
/loads/point_force (Nt,Nc,3) N fuerza total que recibe Kratos
/diagnostics/source_force (Nt,) N referencia integrada desde anillos
/diagnostics/target_force (Nt,) N suma aplicada a las condiciones

La convención vectorial es

\[ \mathbf f_a(t)=-p_a(t)A_a\mathbf n_a. \]

POINT_LOAD recibe N, no Pa. La fuerza ya contiene tributary_area; no se debe multiplicar de nuevo por MPC_AREA ni por \(2\pi r\). Esta decisión responde a la implementación de condiciones puntuales de partícula de Kratos 10.4.3: las cargas distribuidas de línea y superficie sobre partículas no están implementadas en esa ruta, mientras que la condición puntual usa área unitaria.

4.3 Sincronización temporal

Para un paso sólido \([t_n,t_{n+1}]\), el proceso aplica el promedio exacto del interpolante lineal almacenado:

\[ \bar{\mathbf f}^{\,n+1/2}_a = \frac{1}{t_{n+1}-t_n} \int_{t_n}^{t_{n+1}}\mathbf f_a(t)\,dt. \]

Esto conserva el impulso aunque un paso MPM cruce uno o varios tiempos del HDF5. No se permite extrapolación. La simulación debe comenzar y terminar dentro del intervalo de la tabla, incluyendo una línea base de carga cero antes y después del pulso si la ventana estructural la necesita.

5. Diseño de la primera pared MPM 2D

5.1 Formulación seleccionada

Se usará un dominio meridional \((r,z)\), con \(r\ge0\), domain_size = 2 y axis_symmetric_flag = true. La ley inicial será LinearElasticIsotropicAxisym2DLaw, presente en los casos de prueba oficiales de Kratos 10.4.3. El solver será dinámico, explícito, con diferencia central y actualización MUSL.

Una fila de surface-points.csv representará un anillo fuente. Para evitar un punto exactamente en el eje, su coordenada radial se ubicará en el centroide por área:

\[ r_i^*=\frac{2}{3} \frac{r_{i+1}^3-r_i^3}{r_{i+1}^2-r_i^2}, \qquad A_i=\pi(r_{i+1}^2-r_i^2). \]

Así, \(N_c=N_r\), cada punto cae dentro de su propio anillo y la suma de fuerzas es localmente exacta para el caso alineado. El CSV tendrá:

condition_id,x_m,y_m,z_m,area_m2,nx,ny,nz

Se adoptará inicialmente \(x=r\), \(y=z\), pared superior en \(z=0\), material en \(z<0\) y normal exterior \(\mathbf n=(0,1,0)\). En la llamada al exportador, los dos ejes del plano físico de pared serán \((1,0,0)\) y \((0,0,1)\); de este modo, puntos \((r,0,0)\) tienen radio \(r\) y la normal calculada es paralela al eje \(y\). Esta convención se fijará en una prueba antes de mallar el caso grande.

5.2 Geometría base

Parámetro Valor inicial Estudio requerido
radio del material 10 mm 8, 10 y 12 mm
profundidad del material 12 mm 8, 12 y 16 mm
radio cargado último borde de \(p(r,t)\) igual a la fuente, sin extrapolar
tamaño de celda 100 µm 200, 100 y 50 µm
puntos por cuadrilátero 4 1, 4 y 9 primero
ventana de análisis 0–3 µs después del pulso recortar antes del retorno de fronteras

El grid de fondo debe extenderse al menos una celda fuera del volumen inicial en la dirección en que puedan moverse las partículas. El archivo _Body.mdpa define la región material; _Grid.mdpa define el grid, las restricciones y las condiciones Point3D de carga.

5.3 Material elástico inicial

Para aislar la integración se usará aluminio homogéneo nominal:

Propiedad Valor
densidad \(\rho\) 2700 kg/m³
módulo de Young \(E\) 68.9 GPa
razón de Poisson \(\nu\) 0.33

La velocidad longitudinal estimada es

\[ c_L=\sqrt{\frac{E(1-\nu)}{\rho(1+\nu)(1-2\nu)}} \approx6.15\ \text{km/s}. \]

Con \(\Delta x=100\ \mu\text{m}\) y \(C_s=0.4\), el valor inicial es \(\Delta t\lesssim6.5\ \text{ns}\). El paso definitivo será el menor entre el límite estable medido y el necesario para resolver el pulso con al menos 20 pasos por FWHM. El pulso nunca se ensancha para estabilizar la solución.

5.4 Condiciones de frontera

  • eje \(r=0\): desplazamiento y velocidad radial nulos;
  • base \(z=-L_z\): restricción vertical para eliminar movimiento rígido;
  • borde \(r=L_r\): rodillo radial en el caso base;
  • superficie \(z=0\): libre fuera de \(R_{map}\) y cargada dentro de él;
  • componente fuera del plano: restringida según la configuración 2D de Kratos.

Estas fronteras reflejan ondas. No se supondrá una frontera absorbente MPM que no haya sido verificada. La ventana útil terminará antes de la primera reflexión que pueda regresar a la región de interés; el estudio de \(L_r,L_z\) confirmará esa separación.

6. Programa de pruebas por puertas

Las pruebas se ejecutan en orden. Una puerta fallida bloquea las etapas que añaden complejidad física.

P0. Entorno Kratos reproducible

Acciones

  • ejecutar Linux x86-64 con Python 3.11 y Kratos MPMApplication 10.4.3;
  • fijar wheel/commit, número de hilos OpenMP, CPU y comando;
  • ejecutar un ejemplo axisimétrico oficial sin modificaciones;
  • importar el proceso HDF5 del repositorio.

Aceptación

  • imports y ejemplo oficial terminan con código 0;
  • no hay versiones flotantes en el manifiesto;
  • la CI conserva un smoke test mínimo de cada import.

P1. Semántica de POINT_LOAD y del factor axisimétrico

Acciones

  • construir un modelo mínimo con una sola condición Point3D;
  • aplicar una fuerza constante conocida y medir reacción/cambio de momento;
  • repetir con 2, 4 y 8 anillos bajo presión uniforme;
  • comprobar \(F=p\pi R^2\) y que el resultado no escala otra vez con \(2\pi r\).

Aceptación

  • error de fuerza e impulso menor que \(10^{-10}\) en el adaptador;
  • error del runtime menor que \(10^{-8}\) o tolerancia explicada por el integrador;
  • duplicar el número de anillos no cambia la fuerza total;
  • presión positiva produce movimiento hacia el interior del sólido.

Esta es la prueba de mayor prioridad. Si falla, se corrige la representación de la condición antes de crear el caso completo.

P2. Pulso temporal no alineado

Acciones

  • usar pulsos triangular y rectangular cuyos quiebres no coincidan con pasos MPM;
  • comparar muestreo linear y step_average;
  • integrar diagnostics_csv y el HDF5 fuente.

Aceptación

  • step_average conserva el impulso a precisión de máquina en el adaptador;
  • el runtime conserva el impulso con error menor que 0.1 %;
  • no existe extrapolación silenciosa al inicio o al final.

P3. Onda elástica 1D embebida en el dominio axisimétrico

Acciones

  • aplicar un pulso radialmente uniforme sobre toda la cara superior;
  • registrar llegada de onda a sondas de profundidad;
  • comparar velocidad con \(c_L\) y, antes de reflexiones, impedancia \(\rho c_L\);
  • revisar momento y energías.

Aceptación

  • error de velocidad de onda menor que 2 % en la región de interés;
  • residuo \(|E_k+E_e-W_{ext}-E_0|/E_{scale}<2\%\);
  • ausencia de NaN, partículas perdidas y crecimiento no físico de energía.

P4. Pared 2D bajo presión localizada

Acciones

  • ejecutar primero una presión uniforme sobre disco y después un perfil radial cuadrático;
  • ejecutar el pulso gaussiano sintético ya disponible;
  • visualizar la propagación y la dispersión del frente de onda;
  • verificar fuerza, impulso, desplazamiento máximo y simetría del eje.

Aceptación

  • error global de fuerza e impulso menor que 1 %; objetivo algebraico \(10^{-10}\) cuando los anillos están alineados;
  • desplazamiento radial en el eje compatible con cero;
  • ninguna respuesta fuera de la ventana causal esperada;
  • resultados rotulados explícitamente como sintéticos.

P5. Convergencia MPM

Se cruzarán de forma secuencial, no en un factorial completo:

  1. \(\Delta x=200,100,50\ \mu\text{m}\) con CFL y puntos/celda fijos;
  2. \(C_s=0.4,0.2\) en las dos mallas finas;
  3. 1, 4 y 9 puntos por cuadrilátero en la malla intermedia;
  4. traslación del grid por media celda para revelar grid crossing noise;
  5. radios y profundidades del dominio para separar reflexiones.

Aceptación

  • cambio menor que 2 % entre las dos resoluciones más finas para llegada de onda y desplazamiento máximo filtrado;
  • cambio menor que 5 % para tensión equivalente máxima filtrada;
  • tendencia de convergencia documentada aun si un pico puntual no converge;
  • la ventana reportada precede la primera reflexión de frontera.

P6. Referencia independiente

Se aplicará la misma carga mapeada a un modelo lineal axisimétrico en FEniCSx o a una solución analítica adecuada. Se compararán campos proyectados a una malla común, no máximos singulares en puntos aislados.

Aceptación

  • diferencia menor que 5 % en desplazamiento máximo y energía elástica;
  • misma tendencia al refinar;
  • norma L2 de desplazamiento y tensión reportada sobre una región común.

P7. Sustitución por \(p(r,t)\) físico de Basilisk

Solo después de P0–P6 se reemplaza el pulso sintético por un HDF5 de Basilisk. Ese archivo debe incluir commit del solver/exportador, EOS, \(R_0\), stand-off, presión de referencia, niveles AMR, \(\Delta_{min}\), cadencia y estudio de convergencia.

Aceptación

  • carga fluida convergida en impulso y resolución temporal;
  • fuerza/impulso conservados al mapear;
  • interpretación limitada por los criterios de pared rígida y acoplamiento de una vía.

7. Archivos que debe producir el siguiente hito

mpm/kratos/cases/elastic_axisymmetric_wall_2d/
├── MainKratos.py
├── ProjectParameters.json
├── ParticleMaterials.json
├── elastic_axisymmetric_wall_2d_Grid.mdpa
├── elastic_axisymmetric_wall_2d_Body.mdpa
├── surface-points.csv
├── generate_case.py
├── expected/
│   └── analytic-metrics.json
└── README.md

tests/
├── test_axisymmetric_surface.py
└── test_kratos_runtime.py             # marcado kratos

visualization/paraview/
├── render_mpm_wall.py
└── states/
    └── elastic-axisymmetric-wall.pvsm # generado/documentado, sin rutas locales

generate_case.py debe ser determinista y aceptar, al menos, tamaño de celda, dimensiones, puntos por celda y HDF5 de carga. Los MDPA pequeños de referencia pueden quedar versionados; las mallas de convergencia grandes se regeneran y no se guardan en Git.

8. Configuración Kratos que se debe completar

El ProjectParameters.json debe contener, como mínimo:

{
  "analysis_stage": "KratosMultiphysics.MPMApplication.mpm_analysis",
  "problem_data": {
    "parallel_type": "OpenMP",
    "start_time": 0.0,
    "end_time": 0.000003
  },
  "solver_settings": {
    "solver_type": "Dynamic",
    "domain_size": 2,
    "analysis_type": "linear",
    "time_integration_method": "explicit",
    "scheme_type": "central_difference",
    "stress_update": "musl",
    "axis_symmetric_flag": true,
    "pressure_dofs": false,
    "time_stepping": {"time_step": 6.0e-9}
  }
}

Los nombres finales de los submodelparts deben coincidir exactamente entre JSON y MDPA. El fragmento ya disponible para la carga se incluye en processes.list_other_processes:

{
  "python_module": "axisymmetric_hdf5_point_load_process",
  "process_name": "AxisymmetricHdf5PointLoadProcess",
  "Parameters": {
    "model_part_name": "Background_Grid.CavitationLoad",
    "kratos_loads_hdf5": "cavitation.kratos-loads.v1.h5",
    "material_points_per_condition": 1,
    "time_sampling": "step_average",
    "coordinate_tolerance_m": 1e-10,
    "diagnostics_csv": "results/kratos-applied-loads.csv"
  }
}

El material inicial usa:

{
  "constitutive_law": {"name": "LinearElasticIsotropicAxisym2DLaw"},
  "Variables": {
    "THICKNESS": 1.0,
    "MATERIAL_POINTS_PER_ELEMENT": 4,
    "DENSITY": 2700.0,
    "YOUNG_MODULUS": 68900000000.0,
    "POISSON_RATIO": 0.33
  }
}

THICKNESS es exigido por la entrada 2D, pero no debe reinterpretarse como un segundo factor geométrico sobre la carga axisimétrica. P1 demostrará esta semántica con el runtime seleccionado.

9. Salidas, métricas y visualización en ParaView

9.1 Carga antes de MPM

El exportador actual produce:

  • wall-pressure.pvd: animación cartesiana de la presión;
  • radial-time.vtr: mapa \(p(r,t)\) e impulso radial;
  • force-history.vtp: \(F_z(t)\);
  • manifest.json: caso, máximos, número de cuadros y advertencia de procedencia;
  • cavitation-wall-loads.pvsm y una vista PNG al ejecutar pvpython.

9.2 Respuesta MPM

Se añadirá MPMVtkOutputProcess con salida binaria para ParaView. La primera configuración solicitará variables disponibles en la release fijada:

  • MP_COORD;
  • MP_DISPLACEMENT;
  • MP_VELOCITY;
  • MP_CAUCHY_STRESS_VECTOR;
  • MP_ALMANSI_STRAIN_VECTOR;
  • MP_EQUIVALENT_STRESS;
  • MP_KINETIC_ENERGY, MP_STRAIN_ENERGY y MP_TOTAL_ENERGY cuando la formulación las actualice de forma verificable.

Antes de etiquetar componentes \(rr,zz,\theta\theta,rz\), una prueba confirmará el orden Voigt usado por la ley axisimétrica. No se inferirán nombres físicos por posición sin esa comprobación.

El estado de ParaView del hito debe mostrar cuatro paneles reproducibles:

  1. mapa fuente \(p(r,t)\) y fuerza total;
  2. pared en la configuración deformada, coloreada por desplazamiento normal;
  3. velocidad normal para observar el frente de onda;
  4. tensión equivalente y gráficas de energía/carga contra tiempo.

Las deformaciones se mostrarán con un factor visual explícito. Capturas y videos indicarán ese factor, tiempo físico, unidades, malla y que la carga es sintética o física. La comparación entre casos usará el mismo rango de color.

9.3 Métricas mínimas por corrida

case_id
git_commit
kratos_version
threads_openmp
cell_size_m
material_points_per_element
time_step_s
source_peak_pressure_pa
source_peak_force_n
source_impulse_n_s
applied_peak_force_n
applied_impulse_n_s
max_displacement_normal_m
max_velocity_normal_m_s
max_equivalent_stress_pa
kinetic_energy_j
strain_energy_j
external_work_j
energy_residual_relative
first_boundary_return_time_s
status

10. Lista priorizada de implementación

ID Prioridad Tarea Dependencia Criterio de terminado
T01 P0 crear entorno Linux Kratos 10.4.3 reproducible ninguna ejemplo axisimétrico oficial e imports pasan
T02 P0 generar cuadratura anular 2D y CSV ninguna \(A_i\), \(r_i^*\), signo y hashes tienen pruebas
T03 P0 construir caso mínimo de una condición T01 fuerza y cambio de momento coinciden
T04 P0 validar factor axisimétrico una sola vez T02–T03 \(F=p\pi R^2\) para 2/4/8 anillos
T05 P0 generar Grid.mdpa y Body.mdpa de pared T01 malla válida, eje/fronteras/submodelparts auditados
T06 P0 completar JSON de solver y material T05 corrida elástica corta termina sin NaN
T07 P0 conectar HDF5 al caso T02–T06 carga variable aplicada y CSV diagnóstico escrito
T08 P1 instrumentar impulso, momento y trabajo externo T07 métricas automáticas con unidades y tolerancias
T09 P1 añadir salida MPM VTK/JSON T06 serie abre en ParaView y contiene variables verificadas
T10 P1 ejecutar P2 y P3 T08–T09 impulso, onda y energía pasan sus puertas
T11 P1 ejecutar pulso sintético localizado T10 resultado 2D reproducible, visual y rotulado
T12 P1 automatizar matriz de convergencia T11 tabla comparativa y estado pass/fail
T13 P2 implementar referencia FEniCSx T10 comparación sobre malla común menor que 5 %
T14 P2 ejecutar \(p(r,t)\) físico Basilisk T12–T13 procedencia y convergencia completas
T15 P3 añadir recubrimiento/sustrato y gradación T14 recupera primero la respuesta homogénea
T16 P3 habilitar plasticidad verificada T15 benchmark constitutivo y balance energético pasan

T01–T07 forman el siguiente Pull Request funcional. T08–T12 forman el Pull Request de verificación y visualización. Esta separación mantiene revisiones pequeñas y permite localizar fallos de solver, geometría, carga o postproceso.

11. Comandos reproducibles actuales

11.1 Desarrollo y pruebas Python

python3.11 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install -e ".[dev,docs]"
ruff check .
ruff format --check .
mypy src
pytest
mkdocs build --strict

11.2 Generar \(p(r,t)\), tabla Kratos y visualización sintética

python examples/synthetic_mapping.py
python examples/kratos_load_table.py
cavitation-coupling results/synthetic-wall-loads.h5
cavitation-paraview-export \
  results/synthetic-wall-loads.h5 \
  results/paraview/synthetic-gaussian-pulse \
  --grid-points 101

En macOS con ParaView 6.1:

/Applications/ParaView-6.1.0.app/Contents/bin/pvpython \
  visualization/paraview/render_bundle.py \
  results/paraview/synthetic-gaussian-pulse

11.3 Ejecutar Kratos en Linux x86-64

python3.11 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install -e ".[dev,kratos]"
export PYTHONPATH="$PWD/mpm/kratos:$PYTHONPATH"
cd mpm/kratos/cases/elastic_axisymmetric_wall_2d
python MainKratos.py ProjectParameters.json

Este último comando es el objetivo del siguiente hito; el directorio del caso todavía no existe. El host macOS ARM actual no puede ejecutar el wheel Linux x86-64 seleccionado, por lo que la prueba completa debe correr en CI, contenedor o máquina Linux compatible.

12. Riesgos que deben permanecer visibles

Riesgo Diagnóstico Respuesta
doble factor \(2\pi r\) fuerza cambia con radio/número de anillos P1 con presión uniforme y suma analítica
presión Pa enviada como fuerza N amplitud depende artificialmente de malla HDF5 derivado solo expone point_force al proceso
normal o signo invertido pared se mueve hacia el fluido prueba de compresión positiva y convención única
orden de condiciones distinto patrón espacial permutado emparejamiento uno a uno por coordenada inicial
pulso submuestreado pico/impulso cambia con \(\Delta t\) promedio exacto y ≥20 pasos/FWHM
reflexión de fronteras segunda llegada cambia con dominio estudio \(L_r,L_z\) y recorte temporal
grid crossing noise bandas dependen del grid puntos/celda y traslación de media celda
energía no balanceada crecimiento tras terminar la carga trabajo externo discreto y residuo menor que 2 %
componente de tensión mal rotulada mapas físicamente incoherentes prueba del orden Voigt axisimétrico
resultado sintético sobreinterpretado cifras presentadas como cavitación advertencia en manifiestos, figuras y captions
pared rígida fuera de régimen desplazamiento/velocidad alteran el hueco limitar conclusión o migrar a acoplamiento bidireccional

13. Definición de terminado del hito «pared MPM 2D»

El hito se considera completo únicamente cuando:

  • [ ] existe un caso 2D axisimétrico ejecutable y documentado;
  • [ ] la versión exacta de Kratos y el entorno Linux están fijados;
  • [ ] POINT_LOAD y el factor axisimétrico pasan P1;
  • [ ] pulsos no alineados conservan impulso;
  • [ ] velocidad de onda y balance de energía pasan P3;
  • [ ] el pulso sintético produce una respuesta estable y reproducible;
  • [ ] se completaron refinamientos de malla, tiempo y puntos por celda;
  • [ ] cada corrida escribe configuración, hashes, log, métricas y estado;
  • [ ] ParaView muestra carga, desplazamiento, velocidad, tensión y energías;
  • [ ] CI ejecuta pruebas Python y al menos una corrida Kratos pequeña;
  • [ ] documentación y CHANGELOG.md reflejan capacidades y limitaciones;
  • [ ] ninguna figura sintética se presenta como resultado físico.

14. Referencias técnicas auditadas

Las revisiones exactas auditadas están en provenance/solvers.lock.yml. Una revisión consultada no se marca como revisión de simulación hasta ejecutar un caso y guardar su manifiesto.