Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/CompFlow/Problem/NLEnergyGrowth.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 Problem configuration for the compressible flow equations
9 : : \details This file defines a Problem policy class for the compressible flow
10 : : equations, defined in PDE/CompFlow/CompFlow.h. See PDE/CompFlow/Problem.h
11 : : for general requirements on Problem policy classes for CompFlow.
12 : : */
13 : : // *****************************************************************************
14 : :
15 : : #include "NLEnergyGrowth.hpp"
16 : : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
17 : : #include "FieldOutput.hpp"
18 : :
19 : : namespace inciter {
20 : :
21 : : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
22 : :
23 : : } // ::inciter
24 : :
25 : : using inciter::CompFlowProblemNLEnergyGrowth;
26 : :
27 : : tk::real
28 : 3120537 : CompFlowProblemNLEnergyGrowth::hx( tk::real bx, tk::real by, tk::real bz,
29 : : tk::real x, tk::real y, tk::real z )
30 : : // *****************************************************************************
31 : : // Compute internal energy parameter
32 : : //! \param[in] bx Parameter betax
33 : : //! \param[in] by Parameter betay
34 : : //! \param[in] bz Parameter betaz
35 : : //! \param[in] x X coordinate to evaluate at
36 : : //! \param[in] y Y coordinate to evaluate at
37 : : //! \param[in] z Z coordinate to evaluate at
38 : : //! \return Internal energy parameter
39 : : // *****************************************************************************
40 : : {
41 : 3120537 : return std::cos(bx*M_PI*x) * std::cos(by*M_PI*y) * std::cos(bz*M_PI*z);
42 : : }
43 : :
44 : : tk::real
45 : 3120537 : CompFlowProblemNLEnergyGrowth::ec( tk::real ce, tk::real kappa, tk::real t,
46 : : tk::real h, tk::real p )
47 : : // *****************************************************************************
48 : : // Compute a power of the internal energy
49 : : //! \param[in] ce Internal energy parameter
50 : : //! \param[in] kappa Internal energy parameter
51 : : //! \param[in] t Physical time
52 : : //! \param[in] h Internal energy parameter
53 : : //! \param[in] p Power
54 : : //! \return Internal energy raised to power p
55 : : // *****************************************************************************
56 : : {
57 : 3120537 : return std::pow( -3.0*(ce + kappa*h*h*t), p );
58 : : }
59 : :
60 : : tk::InitializeFn::result_type
61 : 861732 : CompFlowProblemNLEnergyGrowth::initialize( ncomp_t,
62 : : const std::vector< EOS >&,
63 : : tk::real x,
64 : : tk::real y,
65 : : tk::real z,
66 : : tk::real t )
67 : : // *****************************************************************************
68 : : //! Evaluate analytical solution at (x,y,z,t) for all components
69 : : //! \param[in] x X coordinate where to evaluate the solution
70 : : //! \param[in] y Y coordinate where to evaluate the solution
71 : : //! \param[in] z Z coordinate where to evaluate the solution
72 : : //! \param[in] t Time where to evaluate the solution
73 : : //! \return Values of all components evaluated at (x,y,z,t)
74 : : //! \note The function signature must follow tk::InitializeFn
75 : : // *****************************************************************************
76 : : {
77 : : // manufactured solution parameters
78 : 861732 : auto ce = g_inputdeck.get< eq, tag::ce >();
79 : 861732 : auto r0 = g_inputdeck.get< eq, tag::r0 >();
80 : 861732 : auto a = g_inputdeck.get< eq, tag::alpha >();
81 : 861732 : auto k = g_inputdeck.get< eq, tag::kappa >();
82 : 861732 : auto bx = g_inputdeck.get< eq, tag::betax >();
83 : 861732 : auto by = g_inputdeck.get< eq, tag::betay >();
84 : 861732 : auto bz = g_inputdeck.get< eq, tag::betaz >();
85 : : // spatial component of density field
86 : 861732 : auto gx = 1.0 - x*x - y*y - z*z;
87 : : // internal energy parameter
88 : 861732 : auto h = hx( bx, by, bz, x, y, z );
89 : : // temporal component of the density field
90 : 861732 : tk::real ft = std::exp( -a*t );
91 : : // density
92 : 861732 : auto r = r0 + ft*gx;
93 : : // energy
94 : 861732 : auto re = r*ec(ce,k,t,h,-1.0/3.0);
95 : :
96 [ + - ]: 861732 : return {{ r, 0.0, 0.0, 0.0, re }};
97 : : }
98 : :
99 : : tk::InitializeFn::result_type
100 : 16245 : CompFlowProblemNLEnergyGrowth::analyticSolution(
101 : : ncomp_t,
102 : : const std::vector< EOS >& mat_blk,
103 : : tk::real x,
104 : : tk::real y,
105 : : tk::real z,
106 : : tk::real t )
107 : : // *****************************************************************************
108 : : //! Evaluate analytical solution at (x,y,z,t) for all components
109 : : //! \param[in] x X coordinate where to evaluate the solution
110 : : //! \param[in] y Y coordinate where to evaluate the solution
111 : : //! \param[in] z Z coordinate where to evaluate the solution
112 : : //! \param[in] t Time where to evaluate the solution
113 : : //! \return Values of all components evaluated at (x,y,z,t)
114 : : //! \note The function signature must follow tk::InitializeFn
115 : : // *****************************************************************************
116 : : {
117 : : // manufactured solution parameters
118 : 16245 : auto ce = g_inputdeck.get< eq, tag::ce >();
119 : 16245 : auto r0 = g_inputdeck.get< eq, tag::r0 >();
120 : 16245 : auto a = g_inputdeck.get< eq, tag::alpha >();
121 : 16245 : auto k = g_inputdeck.get< eq, tag::kappa >();
122 : 16245 : auto bx = g_inputdeck.get< eq, tag::betax >();
123 : 16245 : auto by = g_inputdeck.get< eq, tag::betay >();
124 : 16245 : auto bz = g_inputdeck.get< eq, tag::betaz >();
125 : : // spatial component of density field
126 : 16245 : auto gx = 1.0 - x*x - y*y - z*z;
127 : : // internal energy parameter
128 [ + - ]: 16245 : auto h = hx( bx, by, bz, x, y, z );
129 : : // temporal component of the density field
130 : 16245 : tk::real ft = std::exp( -a*t );
131 : : // density
132 : 16245 : auto r = r0 + ft*gx;
133 : : // energy
134 [ + - ]: 16245 : auto re = r*ec(ce,k,t,h,-1.0/3.0);
135 : : // pressure
136 [ + - ]: 16245 : auto p = mat_blk[0].compute< EOS::pressure >( r, 0.0, 0.0, 0.0, re );
137 : :
138 [ + - ]: 16245 : return {{ r, 0.0, 0.0, 0.0, re/r, p }};
139 : : }
140 : :
141 : : std::vector< std::string >
142 : 90 : CompFlowProblemNLEnergyGrowth::analyticFieldNames( ncomp_t ) const
143 : : // *****************************************************************************
144 : : // Return analytic field names to be output to file
145 : : //! \return Vector of strings labelling fields output in file
146 : : // *****************************************************************************
147 : : {
148 : 90 : std::vector< std::string > n;
149 [ + - ][ + - ]: 90 : n.push_back( "density_analytical" );
150 [ + - ][ + - ]: 90 : n.push_back( "x-velocity_analytical" );
151 [ + - ][ + - ]: 90 : n.push_back( "y-velocity_analytical" );
152 [ + - ][ + - ]: 90 : n.push_back( "z-velocity_analytical" );
153 [ + - ][ + - ]: 90 : n.push_back( "specific_total_energy_analytical" );
154 [ + - ][ + - ]: 90 : n.push_back( "pressure_analytical" );
155 : :
156 : 90 : return n;
157 : : }
158 : :
159 : : std::vector< std::string >
160 : 4 : CompFlowProblemNLEnergyGrowth::names( ncomp_t ) const
161 : : // *****************************************************************************
162 : : // Return names of integral variables to be output to diagnostics file
163 : : //! \return Vector of strings labelling integral variables output
164 : : // *****************************************************************************
165 : : {
166 [ + - ][ + - ]: 24 : return { "r", "ru", "rv", "rw", "re" };
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + - ]
[ + + ][ - - ]
167 : : }
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