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MariÑo Sanchez, Oscar AndresAutor o CoautorFerrer EAutor o CoautorRubio GAutor (correspondencia)Ntoukas GAutor o CoautorLaskowski WAutor o CoautorMarino OaAutor o CoautorColombo SAutor o CoautorMateo-Gabín AAutor o CoautorMarbona HAutor o CoautorHuergo DAutor o CoautorManzanero JAutor o CoautorRueda-Ramírez AmAutor o CoautorValero EAutor o Coautor

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3 de abril de 2023
Publicaciones
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Artículo

HORSES3D: A high-order discontinuous Galerkin solver for flow simulations and multi-physics applications

Publicado en:Computer Physics Communications. 287 108700- - 2023-06-01 287(), DOI: 10.1016/j.cpc.2023.108700

Autores: Ferrer, E; Rubio, G; Ntoukas, G; Laskowski, W; Mariño, OA; Colombo, S; Mateo-Gabín, A; Marbona, H; de Lara, FM; Huergo, D; Manzanero, J; Rueda-Ramírez, AM; Kopriva, DA; Valero, E

Afiliaciones

Airbus Def & Space, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Airbus Defence and Space - Autor o Coautor
Florida State Univ, Dept Math, Tallahassee, FL USA - Autor o Coautor
Florida State University - Autor o Coautor
San Diego State Univ, Computat Sci Res Ctr, San Diego, CA USA - Autor o Coautor
Univ Cologne, Div Math, Cologne, Germany - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Ctr Computat Simulat, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Sch Aeronaut, ETSIAE, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Universidad Politécnica de Madrid - Autor o Coautor
UNIVERSITÄT ZU KÖLN - Autor o Coautor
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Resumen

We present the latest developments of our High-Order Spectral Element Solver ([Formula presented]), an open source high-order discontinuous Galerkin framework, capable of solving a variety of flow applications, including compressible flows (with or without shocks), incompressible flows, various RANS and LES turbulence models, particle dynamics, multiphase flows, and aeroacoustics. We provide an overview of the high-order spatial discretisation (including energy/entropy stable schemes) and anisotropic p-adaptation capabilities. The solver is parallelised using MPI and OpenMP showing good scalability for up to 1000 processors. Temporal discretisations include explicit, implicit, multigrid, and dual time-stepping schemes with efficient preconditioners. Additionally, we facilitate meshing and simulating complex geometries through a mesh-free immersed boundary technique. We detail the available documentation and the test cases included in the GitHub repository. Program summary: Program Title: [Formula presented] CPC Library link to program files: https://doi.org/10.17632/738py2shk4.1 Developer's repository link: https://github.com/loganoz/horses3d. Licensing provisions: MIT Programming language: Fortran 2008 External routines/libraries: METIS, MPI, HDF5, MKL, PETSc (all are optional). Nature of problem: [Formula presented] is a high-order discontinuous Galerkin framework, capable of solving a variety of flow applications, including compressible flows (with or without shocks), incompressible flows, various RANS and LES turbulence models, particle dynamics, multiphase flows, and aeroacoustics. Solution method: high-order discontinuous Galerkin Spectral Element (DGSEM) and explicit/implicit time-steppers. Additional comments including restrictions and unusual features: [Formula presented] is a multiphysics environment where the compressible Navier-Stokes equations, the incompressible Navier–Stokes equations, the Cahn–Hilliard equation and entropy–stable variants are solved. Arbitrary high–order, p–anisotropic discretisations are used, including static and dynamic p–adaptation methods (feature-based and truncation error-based). Explicit and implicit time-steppers for steady and time-marching solutions are available, including efficient multigrid and preconditioners. Numerical and analytical Jacobian computations with a colouring algorithm have been implemented. Multiphase flows are solved using a diffuse interface model: Navier–Stokes/Cahn–Hilliard. Turbulent models implemented include RANS: Spalart-Allmaras and LES: Smagorinsky, Wale, Vreman; including wall models. Immersed boundary methods can be used, to avoid creating body fitted meshes. Acoustic propagation can be computed using Ffowcs-Williams and Hawkings models. [Formula presented] supports curvilinear, hexahedral, conforming meshes in GMSH, HDF5 and SpecMesh/HOHQMesh format. A hybrid CPU-based parallelisation strategy (shared and distributed memory) with OpenMP and MPI is followed.

Palabras clave

adaptation strategiesaeroacousticsdiscontinuous galerkindispersionenergyerrorshigh-order methodimmersed boundary methodlarge-eddy simulationmultiphaserunge-kutta schemesspectral element discretizationtruncationturbulenceAeroacousticsDiscontinuous galerkinHigh-order methodImmersed boundary methodMultiphaseNavier-stokesNavier-stokes equations

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Computer Physics Communications debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2023, se encontraba en la posición 1/60, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Physics, Mathematical. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir de las Citas Mundiales proporcionadas por WoS (ESI, Clarivate), arroja un valor para la normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada de: 5.15. Esto indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)

Esta información viene reforzada por otros indicadores del mismo tipo, que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, coinciden en posicionar en algún momento al trabajo, entre el 50% más citados dentro de su temática:

  • Media Ponderada del Impacto Normalizado de la agencia Scopus: 4.44 (fuente consultada: FECYT Feb 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions: 30.36 (fuente consultada: Dimensions Aug 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-08-02, el siguiente número de citas:

  • WoS: 30
  • Scopus: 32
  • Google Scholar: 68

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-08-02:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 34.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 33 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 36.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 47 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/80988/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Germany; United States of America.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (FERRER VACCAREZZA, ESTEBAN) y Último Autor (VALERO SANCHEZ, EUSEBIO).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido RUBIO CALZADO, GONZALO.