Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : // *****************************************************************************
       2                 :            : /*!
       3                 :            :   \file      src/PDE/CompFlow/Problem/FieldOutput.cpp
       4                 :            :   \copyright 2012-2015 J. Bakosi,
       5                 :            :              2016-2018 Los Alamos National Security, LLC.,
       6                 :            :              2019-2021 Triad National Security, LLC.
       7                 :            :              All rights reserved. See the LICENSE file for details.
       8                 :            :   \brief     Field outputs for single-material equation solver
       9                 :            :   \details   This file defines functions for field quantites to be output to
      10                 :            :     files for compressible single-material equations.
      11                 :            : */
      12                 :            : // *****************************************************************************
      13                 :            : 
      14                 :            : #include "FieldOutput.hpp"
      15                 :            : #include "ContainerUtil.hpp"
      16                 :            : #include "History.hpp"
      17                 :            : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
      18                 :            : #include "EoS/GetMatProp.hpp"
      19                 :            : #include "ConfigureCompFlow.hpp"
      20                 :            : 
      21                 :            : namespace inciter {
      22                 :            : 
      23                 :            : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
      24                 :            : 
      25                 :       2654 : std::map< std::string, tk::GetVarFn > CompFlowOutVarFn()
      26                 :            : // *****************************************************************************
      27                 :            : // Return a map that associates user-specified strings to functions
      28                 :            : //! \return Map that associates user-specified strings to functions that compute
      29                 :            : //!   relevant quantities to be output to file
      30                 :            : // *****************************************************************************
      31                 :            : {
      32                 :       2654 :   std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutFnMap;
      33                 :            : 
      34                 :            :   // Allowed strings for user-def field output vars
      35 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["density"] = compflow::densityOutVar;
                 [ +  - ]
      36 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["x-velocity"] = compflow::velocityOutVar<0>;
                 [ +  - ]
      37 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["y-velocity"] = compflow::velocityOutVar<1>;
                 [ +  - ]
      38 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["z-velocity"] = compflow::velocityOutVar<2>;
                 [ +  - ]
      39 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["specific_total_energy"] = compflow::specificTotalEnergyOutVar;
                 [ +  - ]
      40 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["volumetric_total_energy"] = compflow::volumetricTotalEnergyOutVar;
                 [ +  - ]
      41 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["x-momentum"] = compflow::momentumOutVar<0>;
                 [ +  - ]
      42 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["y-momentum"] = compflow::momentumOutVar<1>;
                 [ +  - ]
      43 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["z-momentum"] = compflow::momentumOutVar<2>;
                 [ +  - ]
      44 [ +  - ][ +  - ]:       2654 :   OutFnMap["pressure"] = compflow::pressureOutVar;
                 [ +  - ]
      45                 :            : 
      46                 :       2654 :   return OutFnMap;
      47                 :            : }
      48                 :            : 
      49                 :        906 : std::vector< std::string > CompFlowSurfNames()
      50                 :            : // *****************************************************************************
      51                 :            : // Return surface field names to be output to file
      52                 :            : //! \note Every surface will output these fields.
      53                 :            : //! \return Vector of strings labelling surface fields output in file
      54                 :            : // *****************************************************************************
      55                 :            : {
      56                 :        906 :   std::vector< std::string > n;
      57                 :            : 
      58 [ +  - ][ +  - ]:        906 :   n.push_back( "density_numerical" );
      59 [ +  - ][ +  - ]:        906 :   n.push_back( "x-velocity_numerical" );
      60 [ +  - ][ +  - ]:        906 :   n.push_back( "y-velocity_numerical" );
      61 [ +  - ][ +  - ]:        906 :   n.push_back( "z-velocity_numerical" );
      62 [ +  - ][ +  - ]:        906 :   n.push_back( "specific_total_energy_numerical" );
      63 [ +  - ][ +  - ]:        906 :   n.push_back( "pressure_numerical" );
      64                 :            : 
      65                 :        906 :   return n;
      66                 :            : }
      67                 :            : 
      68                 :            : std::vector< std::vector< tk::real > >
      69                 :        906 : CompFlowSurfOutput( const std::vector< EOS >& mat_blk,
      70                 :            :                     const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bnd,
      71                 :            :                     const tk::Fields& U )
      72                 :            : // *****************************************************************************
      73                 :            : //  Return surface field output going to file
      74                 :            : //! \param[in] bnd Boundary node/elem lists mapped to side set ids
      75                 :            : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
      76                 :            : //! \return Vector of vectors of solution along side sets to be output to file
      77                 :            : // *****************************************************************************
      78                 :            : {
      79                 :        906 :   std::vector< std::vector< tk::real > > out;
      80                 :            : 
      81                 :            :   // extract field output along side sets requested
      82         [ +  + ]:        934 :   for (auto s : g_inputdeck.get< tag::field_output, tag::sideset >()) {
      83                 :            :     // get node list for side set requested
      84         [ +  - ]:         28 :     auto b = bnd.find(static_cast<int>(s));
      85         [ -  + ]:         28 :     if (b == end(bnd)) continue;
      86                 :         28 :     const auto& nodes = b->second;
      87         [ +  - ]:         56 :     std::vector< tk::real > surfaceSol( nodes.size() );
      88                 :         28 :     auto i = out.size();
      89         [ +  - ]:         28 :     out.insert( end(out), 6, surfaceSol );
      90                 :         28 :     std::size_t j = 0;
      91         [ +  + ]:       3766 :     for (auto n : nodes) {
      92         [ +  - ]:       3738 :       const auto u = U.extract( n );
      93 [ -  + ][ -  - ]:       3738 :       Assert( u.size() == 5, "Size mismatch" );
         [ -  - ][ -  - ]
      94                 :       3738 :       out[i+0][j] = u[0];
      95                 :       3738 :       out[i+1][j] = u[1]/u[0];
      96                 :       3738 :       out[i+2][j] = u[2]/u[0];
      97                 :       3738 :       out[i+3][j] = u[3]/u[0];
      98                 :       3738 :       out[i+4][j] = u[4]/u[0];
      99         [ +  - ]:       7476 :       out[i+5][j] = mat_blk[0].compute< EOS::pressure >( u[0], u[1]/u[0],
     100                 :       3738 :         u[2]/u[0], u[3]/u[0], u[4] );
     101                 :       3738 :       ++j;
     102                 :            :     }
     103                 :            :   }
     104                 :            : 
     105                 :        906 :   return out;
     106                 :            : }
     107                 :            : 
     108                 :            : std::vector< std::vector< tk::real > >
     109                 :        906 : CompFlowElemSurfOutput(
     110                 :            :   const std::vector< EOS >& mat_blk,
     111                 :            :   const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bface,
     112                 :            :   const std::vector< std::size_t >& triinpoel,
     113                 :            :   const tk::Fields& U )
     114                 :            : // *****************************************************************************
     115                 :            : //  Return element surface field output (on triangle faces) going to file
     116                 :            : //! \param[in] mat_blk Material EOS block
     117                 :            : //! \param[in] bface Boundary-faces mapped to side set ids
     118                 :            : //! \param[in] triinpoel Boundary triangle face connecitivity with local ids
     119                 :            : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
     120                 :            : //! \return Vector of vectors of solution on side set faces to be output to file
     121                 :            : // *****************************************************************************
     122                 :            : {
     123                 :        906 :   std::vector< std::vector< tk::real > > out;
     124                 :            : 
     125                 :            :   // extract field output along side sets requested
     126         [ +  + ]:        934 :   for (auto s : g_inputdeck.get< tag::field_output, tag::sideset >()) {
     127                 :            :     // get face list for side set requested
     128         [ +  - ]:         28 :     auto b = bface.find(static_cast<int>(s));
     129         [ -  + ]:         28 :     if (b == end(bface)) continue;
     130                 :         28 :     const auto& faces = b->second;
     131         [ +  - ]:         56 :     std::vector< tk::real > surfaceSol( faces.size() );
     132                 :         28 :     auto i = out.size();
     133         [ +  - ]:         28 :     out.insert( end(out), 6, surfaceSol );
     134                 :         28 :     std::size_t j = 0;
     135         [ +  + ]:       5460 :     for (auto f : faces) {
     136                 :            :       // access solutions at nodes
     137         [ +  - ]:      10864 :       auto UA = U.extract(triinpoel[f*3+0]);
     138         [ +  - ]:      10864 :       auto UB = U.extract(triinpoel[f*3+1]);
     139         [ +  - ]:       5432 :       auto UC = U.extract(triinpoel[f*3+2]);
     140                 :            : 
     141                 :       5432 :       auto rho = (UA[0] + UB[0] + UC[0]) / 3.0;
     142                 :       5432 :       auto u = (UA[1]/UA[0] + UB[1]/UB[0] + UC[1]/UC[0]) / 3.0;
     143                 :       5432 :       auto v = (UA[2]/UA[0] + UB[2]/UB[0] + UC[2]/UC[0]) / 3.0;
     144                 :       5432 :       auto w = (UA[3]/UA[0] + UB[3]/UB[0] + UC[3]/UC[0]) / 3.0;
     145                 :       5432 :       auto E = (UA[4]/UA[0] + UB[4]/UB[0] + UC[4]/UC[0]) / 3.0;
     146                 :            : 
     147                 :       5432 :       out[i+0][j] = rho;
     148                 :       5432 :       out[i+1][j] = u;
     149                 :       5432 :       out[i+2][j] = v;
     150                 :       5432 :       out[i+3][j] = w;
     151                 :       5432 :       out[i+4][j] = E;
     152         [ +  - ]:       5432 :       out[i+5][j] = mat_blk[0].compute< EOS::pressure >( rho, u, v, w, rho*E );
     153                 :       5432 :       ++j;
     154                 :            :     }
     155                 :            :   }
     156                 :            : 
     157                 :        906 :   return out;
     158                 :            : }
     159                 :            : 
     160                 :         30 : std::vector< std::string > CompFlowHistNames()
     161                 :            : // *****************************************************************************
     162                 :            : // Return time history field names to be output to file
     163                 :            : //! \note Every time history point will output these fields.
     164                 :            : //! \return Vector of strings labelling time history fields output in file
     165                 :            : // *****************************************************************************
     166                 :            : {
     167                 :         30 :   std::vector< std::string > n;
     168                 :            : 
     169 [ +  - ][ +  - ]:         30 :   n.push_back( "density" );
     170 [ +  - ][ +  - ]:         30 :   n.push_back( "x-velocity" );
     171 [ +  - ][ +  - ]:         30 :   n.push_back( "y-velocity" );
     172 [ +  - ][ +  - ]:         30 :   n.push_back( "z-velocity" );
     173 [ +  - ][ +  - ]:         30 :   n.push_back( "energy" );
     174 [ +  - ][ +  - ]:         30 :   n.push_back( "pressure" );
     175                 :            : 
     176                 :         30 :   return n;
     177                 :            : }
     178                 :            : 
     179                 :            : std::vector< std::vector< tk::real > >
     180                 :        254 : CompFlowHistOutput( const std::vector< EOS >& mat_blk,
     181                 :            :                     const std::vector< HistData >& h,
     182                 :            :                     const std::vector< std::size_t >& inpoel,
     183                 :            :                     const tk::Fields& U )
     184                 :            : // *****************************************************************************
     185                 :            : //  Return time history field output evaluated at time history points
     186                 :            : //! \param[in] h History point data
     187                 :            : //! \param[in] inpoel Mesh element connectivity
     188                 :            : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
     189                 :            : //! \return Vector of vectors of solution variables evaluated in all history
     190                 :            : //!   points. Inner vector: variables, outer vector: points.
     191                 :            : // *****************************************************************************
     192                 :            : {
     193         [ +  - ]:        254 :   std::vector< std::vector< tk::real > > out( h.size() );
     194                 :            : 
     195                 :        254 :   std::size_t j = 0;
     196         [ +  + ]:        332 :   for (const auto& p : h) {
     197                 :         78 :     auto e = p.get< tag::elem >();        // host element id
     198                 :         78 :     const auto& n = p.get< tag::fn >();   // shapefunctions evaluated at point
     199         [ +  - ]:         78 :     out[j].resize( 6, 0.0 );
     200         [ +  + ]:        390 :     for (std::size_t i=0; i<4; ++i) {
     201         [ +  - ]:        312 :       const auto u = U.extract( inpoel[e*4+i] );
     202 [ -  + ][ -  - ]:        312 :       Assert( u.size() == 5, "Size mismatch" );
         [ -  - ][ -  - ]
     203                 :        312 :       out[j][0] += n[i] * u[0];
     204                 :        312 :       out[j][1] += n[i] * u[1]/u[0];
     205                 :        312 :       out[j][2] += n[i] * u[2]/u[0];
     206                 :        312 :       out[j][3] += n[i] * u[3]/u[0];
     207                 :        312 :       out[j][4] += n[i] * u[4]/u[0];
     208         [ +  - ]:        624 :       out[j][5] += n[i] * mat_blk[0].compute< EOS::pressure >( u[0], u[1]/u[0],
     209                 :        624 :         u[2]/u[0], u[3]/u[0], u[4] );
     210                 :            :     }
     211                 :         78 :     ++j;
     212                 :            :   }
     213                 :            : 
     214                 :        254 :   return out;
     215                 :            : }
     216                 :            : 
     217                 :            : } //inciter::