Comunicación Fortran - C++

Para realizar una simulación realista del efecto que provoca el control sobre el modelo físico es necesario aplicar la actuación en simultaneo con la resolución del sistema. Para ello se plantea un esquema de comunicación entre el Code Saturne y nuestro programa en C++ donde podamos definir el valor de actuación para cada paso de la simulación.
Se cuenta con varias posibilidades concretas de comunicación IPC: sockets, pipes, archivos. En este caso se opta por la comunicación mediante archivos FIFO (es decir, implementando el concepto de pipes mediante archivos virtuales) donde un programa lee del archivo mientras el otro escribe en el mismo.
Para analizar la viabilidad se decide realizar un programa simple donde dos procesos se comuniquen mutuamente. En este caso contamos con un proceso que lee e imprime los valores de actuación a utilizar (hecho en Fortran 90) y otro proceso que genera y escribe los mismos (C++).

Lector (Fortran 90) - lector.f90

program readcsv
  implicit none
  call readAndPrint()
end program readcsv

subroutine readAndPrint()
  integer status
  double precision value

  open(unit=99, file="act1.csv", action="read")
  do
    read(99, *, IOSTAT=status) value
    if (status > 0) then
      !Error
      write (102,*) 'An error has been detected in the file'
      exit
    else if (status < 0) then
      !EOF
      exit
    else
      print *, 'Value:',value
    end if
  end do
  close(99)
end subroutine

Escritor (C++) - escritor.cpp

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>

int main(int argc, char* argv[]) {
        std::ofstream arch("act1.csv", std::fstream::app);
        for (int i = 0; i < 2; ++i) {
                arch << 1.0 + i / 100.0 << std::endl;
                sleep(2);
        }
        return 0;
} 

Para ejecutar el programa es necesario abrir un archivo FIFO del sistema operativo. Esto es muy sencillo en sistemas Linux/Unix:

mkfifo act1.csv

La secuencia real de compilación y ejecución es la siguiente:

$ gfortran -o lector lector.f90
$ g++ -o escritor escritor.cpp
$ mkfifo act1.csv
$ ./lector &
[1] 892 

$ ./escritor

 Value:   1.0000000000000000     
 Value:   1.0100000000000000     
[1]+  Done                    ./lector

Reducción de Variables y agregado de Trazadores

Sensores

Luego de las primeras pruebas con el algoritmo ARX propio del laboratorio, y teniendo en cuenta los pobres resultados de performance y precisión para grandes cantidades de variables, se decide simplificar el problema de estudio a un conjunto reducido de sensores.
Como primer aproximación se plantea la utilización de 4 únicos puntos sensores y la medición de la presión en esos puntos.

Los puntos se encuentran simétricos al eje X por lo que se espera una función espejada en cada par de los mismos. Los puntos colocados en la segunda línea de sensores deberían mantener cierta similitud con los de la primer línea pero con un decaimiento en la intensidad debido a la difusión más un retardo en el tiempo por la velocidad del escurrimiento.

Trazadores

Si bien esta información se puede obtener en el simulador CodeSaturne, es necesario idear un método de procesamiento que permita calcularla de las imágenes a obtener en el experimento real. Por tal motivo se decide agregar trazadores a la simulación que serán implementados con fuentes de humo (u otras sustancias que queden en suspención sobre el fluido) al montar el experimento.
A tal fin se agregan escalares a la simulación del Code Saturne como se observa a continuación: