SWEpy: LIBRERÍA EN PYTHON PARA SIMULACIÓN DE FLUIDOS MEDIANTE LASECUACIONES DE AGUAS SOMERAS ACELERADA POR GPU
JUAN A. FUENZALIDA A. (1)
JOAQUÍN MEZA A. (1)
DANILO KUSANOVIC M. (2)
RODRIGO MENESES P. (3)
La simulación precisa de fenómenos hidrológicos extremos, como rotura de presas, tsunamis e inundaciones urbanas, es esencial para la evaluación de riesgo y la planificación de sistemas de alerta temprana. En este trabajo presentamos SWEpy, un solver open-source implementado en Python y acelerado por GPU mediante CuPy, capaz de resolver las ecuaciones de aguas someras sobre mallas triangulares no estructuradas con alto orden de precisión. SWEpy integra un esquema de volúmenes finitos central-upwind, basado en reconstrucción cuadrática WENO y un integrador temporal SSP RK3, que garantiza el well-balancing y la preservación de la positividad en frentes secos/húmedos. Su arquitectura modular bajo licencia GPL facilita la extensión comunitaria y la incorporación de nuevos módulos para distintas necesidades. Validamos el código contra soluciones analíticas y experimentales, y lo verificamos en dos casos reales: la rotura de la presa de Malpasset (Francia, 1959) y la propagación del tsunami del Maule (Chile, 2010). Los resultados muestran errores aceptables en alturas máximas y tiempos de arribo, comparables o superiores a otros solvers consolidados. En términos de rendimiento, SWEpy alcanza aceleraciones de hasta 10×–20× sobre CPU secuencial, incluso en hardware de consumo considerado obsoleto. Estas características
convierten a SWEpy en una herramienta competitiva y accesible para la comunidad de ingeniería hidráulica, promoviendo la colaboración abierta y la adopción de simulaciones de alto rendimiento en la investigación y docencia sin barreras comerciales ni necesidad de máquinas de alto rendimiento.
1 Departamento de Obras Civiles, Universidad Técnica Federico Santa María, Chile
2 Department of Civil and Environmental Engineering, University of California Davis, USA
3 Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Valparaíso, Chile
*Autores correspondientes: juan.fuenzalidaa@sansano.usm.cl – joaquin.meza@usm.cl
FuenzalidaJuan_TrabajoSOCHID_revfinal.pdf
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