Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/DGPDE.hpp
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 Partial differential equation base for discontinuous Galerkin PDEs
9 : : \details This file defines a generic partial differential equation (PDE)
10 : : class for PDEs that use discontinuous Galerkin spatial discretization.
11 : : The class uses runtime polymorphism without client-side inheritance:
12 : : inheritance is confined to the internals of the class, invisible to
13 : : client-code. The class exclusively deals with ownership enabling client-side
14 : : value semantics. Credit goes to Sean Parent at Adobe:
15 : : https://github.com/sean-parent/sean-parent.github.com/wiki/
16 : : Papers-and-Presentations.
17 : : */
18 : : // *****************************************************************************
19 : : #ifndef DGPDE_h
20 : : #define DGPDE_h
21 : :
22 : : #include <array>
23 : : #include <string>
24 : : #include <vector>
25 : : #include <memory>
26 : : #include <unordered_set>
27 : : #include <functional>
28 : :
29 : : #include "Types.hpp"
30 : : #include "Fields.hpp"
31 : : #include "FaceData.hpp"
32 : : #include "UnsMesh.hpp"
33 : : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
34 : : #include "FunctionPrototypes.hpp"
35 : : #include "History.hpp"
36 : :
37 : : namespace inciter {
38 : :
39 : : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
40 : :
41 : : using ncomp_t = tk::ncomp_t;
42 : : using BCStateFn =
43 : : std::vector< std::tuple< std::vector< std::size_t >, tk::StateFn, tk::StateFn > >;
44 : :
45 : : //! Extract BC configuration ignoring if BC not specified
46 : : //! \note A more preferable way of catching errors such as this function
47 : : //! hides is during parsing, so that we don't even get here if BCs are
48 : : //! not correctly specified. For now we simply ignore if BCs are not
49 : : //! specified by allowing empty BC vectors from the user input.
50 : : struct ConfigBC {
51 : : BCStateFn& state; //!< BC state config: sidesets + statefn
52 : : const std::vector< tk::StateFn >& fn; //!< BC state functions
53 : : const std::vector< tk::StateFn >& gfn; //!< BC gradient functions
54 : : std::size_t c; //!< Counts BC types configured
55 : : //! Constructor
56 : 458 : ConfigBC( BCStateFn& s,
57 : : const std::vector< tk::StateFn >& f,
58 : 458 : const std::vector< tk::StateFn >& gf ) :
59 : 458 : state(s), fn(f), gfn(gf), c(0) {}
60 : : //! Function to call for each BC type
61 : 3206 : template< typename U > void operator()( brigand::type_<U> ) {
62 : 6412 : std::vector< std::size_t > cfg, v;
63 : : // collect sidesets across all meshes
64 [ + + ]: 6412 : for (const auto& ibc : g_inputdeck.get< tag::bc >()) {
65 [ + - ]: 3206 : v.insert(v.end(), ibc.get< U >().begin(), ibc.get< U >().end());
66 : : }
67 [ + + ][ + - ]: 3206 : if (v.size() > 0) cfg = v;
68 [ - + ][ - - ]: 3206 : Assert( fn.size() > c, "StateFn missing for BC type" );
[ - - ][ - - ]
69 [ + - ][ + - ]: 3206 : state.push_back( { cfg, fn[c], gfn[c] } );
70 : 3206 : ++c;
71 : 3206 : }
72 : : };
73 : :
74 : : //! State function for invalid/un-configured boundary conditions
75 : : [[noreturn]] tk::StateFn::result_type
76 : : invalidBC( ncomp_t, const std::vector< EOS >&,
77 : : const std::vector< tk::real >&, tk::real, tk::real, tk::real,
78 : : tk::real, const std::array< tk::real, 3> & );
79 : :
80 : : //! \brief Partial differential equation base for discontinuous Galerkin PDEs
81 : : //! \details This class uses runtime polymorphism without client-side
82 : : //! inheritance: inheritance is confined to the internals of the this class,
83 : : //! invisible to client-code. The class exclusively deals with ownership
84 : : //! enabling client-side value semantics. Credit goes to Sean Parent at Adobe:
85 : : //! https://github.com/sean-parent/sean-parent.github.com/wiki/
86 : : //! Papers-and-Presentations. For example client code that models a DGPDE,
87 : : //! see inciter::CompFlow.
88 : : class DGPDE {
89 : :
90 : : private:
91 : : using ncomp_t = tk::ncomp_t;
92 : :
93 : : public:
94 : : //! Default constructor taking no arguments for Charm++
95 : 0 : explicit DGPDE() = default;
96 : :
97 : : //! \brief Constructor taking an object modeling Concept.
98 : : //! \details The object of class T comes pre-constructed.
99 : : //! \param[in] x Instantiated object of type T given by the template
100 : : //! argument.
101 : : template< typename T > explicit DGPDE( T x ) :
102 : : self( std::make_unique< Model<T> >( std::move(x) ) ) {}
103 : :
104 : : //! \brief Constructor taking a function pointer to a constructor of an
105 : : //! object modeling Concept.
106 : : //! \details Passing std::function allows late execution of the constructor,
107 : : //! i.e., as late as inside this class' constructor, and thus usage from
108 : : //! a factory. Note that there are at least two different ways of using
109 : : //! this constructor:
110 : : //! - Bind T's constructor arguments and place it in std::function<T()>
111 : : //! and passing no arguments as args.... This case then instantiates the
112 : : //! model via its constructor and stores it in here.
113 : : //! - Bind a single placeholder argument to T's constructor and pass it in
114 : : //! as host's args..., which then forwards it to model's constructor. This
115 : : //! allows late binding, i.e., binding the argument only here.
116 : : //! \see See also the wrapper tk::recordModel() which does the former and
117 : : //! tk::recordModelLate() which does the latter, both defined in
118 : : //! src/Base/Factory.h.
119 : : //! \param[in] x Function pointer to a constructor of an object modeling
120 : : //! Concept.
121 : : //! \param[in] args Zero or more constructor arguments
122 : : template< typename T, typename...Args >
123 : 377 : explicit DGPDE( std::function<T(Args...)> x, Args&&... args ) :
124 : : self( std::make_unique< Model<T> >(
125 [ + - ]: 377 : std::move( x( std::forward<Args>(args)... ) ) ) ) {}
126 : :
127 : : //! Public interface to find number of primitive quantities for the diff eq
128 : 801 : std::size_t nprim() const
129 : 801 : { return self->nprim(); }
130 : :
131 : : //! Public interface to find number of materials for the diff eq
132 : : std::size_t nmat() const
133 : : { return self->nmat(); }
134 : :
135 : : //! Public interface to find Dofs for each equation in pde system
136 : 801 : void numEquationDofs(std::vector< std::size_t >& numEqDof) const
137 : 801 : { return self->numEquationDofs(numEqDof); }
138 : :
139 : : //! Public interface to find how 'stiff equations', which are the inverse
140 : : //! deformation equations because of plasticity
141 : 3204 : std::size_t nstiffeq() const
142 : 3204 : { return self->nstiffeq(); }
143 : :
144 : : //! Public interface to find how 'nonstiff equations', which are the inverse
145 : : //! deformation equations because of plasticity
146 : 1602 : std::size_t nnonstiffeq() const
147 : 1602 : { return self->nnonstiffeq(); }
148 : :
149 : : //! Public function to locate the stiff equations
150 : 0 : void setStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& stiffEqIdx ) const
151 : 0 : { return self->setStiffEqIdx( stiffEqIdx ); }
152 : :
153 : : //! Public function to locate the nonstiff equations
154 : 0 : void setNonStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& nonStiffEqIdx ) const
155 : 0 : { return self->setNonStiffEqIdx( nonStiffEqIdx ); }
156 : :
157 : : //! Public interface to determine elements that lie inside the IC box
158 : 801 : void IcBoxElems( const tk::Fields& geoElem,
159 : : std::size_t nielem,
160 : : std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& inbox ) const
161 : 801 : { self->IcBoxElems( geoElem, nielem, inbox ); }
162 : :
163 : : //! Public interface to setting the initial conditions for the diff eq
164 : 933 : void initialize(
165 : : const tk::Fields& L,
166 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
167 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
168 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& inbox,
169 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::set< std::size_t > >&
170 : : elemblkid,
171 : : tk::Fields& unk,
172 : : tk::real t,
173 : : const std::size_t nielem ) const
174 : 933 : { self->initialize( L, inpoel, coord, inbox, elemblkid, unk, t, nielem ); }
175 : :
176 : : //! Public interface for computing density constraint
177 : 2022 : void computeDensityConstr( std::size_t nelem,
178 : : tk::Fields& unk,
179 : : std::vector< tk::real >& densityConstr) const
180 : 2022 : { self->computeDensityConstr( nelem, unk, densityConstr); }
181 : :
182 : : //! Public interface to computing the left-hand side matrix for the diff eq
183 : 933 : void lhs( const tk::Fields& geoElem, tk::Fields& l ) const
184 : 933 : { self->lhs( geoElem, l ); }
185 : :
186 : : //! Public interface to updating the interface cells for the diff eq
187 : 65205 : void updateInterfaceCells( tk::Fields& unk,
188 : : std::size_t nielem,
189 : : std::vector< std::size_t >& ndofel,
190 : : std::vector< std::size_t >& interface ) const
191 : 65205 : { self->updateInterfaceCells( unk, nielem, ndofel, interface ); }
192 : :
193 : : //! Public interface to updating the primitives for the diff eq
194 : 66006 : void updatePrimitives( const tk::Fields& unk,
195 : : const tk::Fields& L,
196 : : const tk::Fields& geoElem,
197 : : tk::Fields& prim,
198 : : std::size_t nielem,
199 : : std::vector< std::size_t >& ndofel ) const
200 : 66006 : { self->updatePrimitives( unk, L, geoElem, prim, nielem, ndofel ); }
201 : :
202 : : //! Public interface to cleaning up trace materials for the diff eq
203 : 65205 : void cleanTraceMaterial( tk::real t,
204 : : const tk::Fields& geoElem,
205 : : tk::Fields& unk,
206 : : tk::Fields& prim,
207 : : std::size_t nielem ) const
208 : 65205 : { self->cleanTraceMaterial( t, geoElem, unk, prim, nielem ); }
209 : :
210 : : //! Public interface to reconstructing the second-order solution
211 : 37365 : void reconstruct( tk::real t,
212 : : const tk::Fields& geoFace,
213 : : const tk::Fields& geoElem,
214 : : const inciter::FaceData& fd,
215 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >&
216 : : esup,
217 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
218 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
219 : : tk::Fields& U,
220 : : tk::Fields& P,
221 : : const bool pref,
222 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel ) const
223 : : {
224 : 37365 : self->reconstruct( t, geoFace, geoElem, fd, esup, inpoel, coord, U, P,
225 : 37365 : pref, ndofel );
226 : 37365 : }
227 : :
228 : : //! Public interface to limiting the second-order solution
229 : 37365 : void limit( tk::real t,
230 : : const bool pref,
231 : : const tk::Fields& geoFace,
232 : : const tk::Fields& geoElem,
233 : : const inciter::FaceData& fd,
234 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >& esup,
235 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
236 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
237 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
238 : : const std::vector< std::size_t >& gid,
239 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >& bid,
240 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >& uNodalExtrm,
241 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >& pNodalExtrm,
242 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >& mtInv,
243 : : tk::Fields& U,
244 : : tk::Fields& P,
245 : : std::vector< std::size_t >& shockmarker ) const
246 : : {
247 : 37365 : self->limit( t, pref, geoFace, geoElem, fd, esup, inpoel, coord, ndofel,
248 : 37365 : gid, bid, uNodalExtrm, pNodalExtrm, mtInv, U, P, shockmarker );
249 : 37365 : }
250 : :
251 : : //! Public interface to update the conservative variable solution
252 : 33315 : void CPL( const tk::Fields& prim,
253 : : const tk::Fields& geoElem,
254 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
255 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
256 : : tk::Fields& unk,
257 : : std::size_t nielem ) const
258 : : {
259 : 33315 : self->CPL( prim, geoElem, inpoel, coord, unk, nielem );
260 : 33315 : }
261 : :
262 : : //! Public interface to reset the high order solution for p-adaptive scheme
263 : 1770 : void resetAdapSol( const inciter::FaceData& fd,
264 : : tk::Fields& unk,
265 : : tk::Fields& prim,
266 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel ) const
267 : : {
268 : 1770 : self->resetAdapSol( fd, unk, prim, ndofel );
269 : 1770 : }
270 : :
271 : : //! Public interface to getting the cell-averaged deformation gradients
272 : : std::array< std::vector< tk::real >, 9 > cellAvgDeformGrad(
273 : : const tk::Fields& U,
274 : : std::size_t nielem ) const
275 : : {
276 : : return self->cellAvgDeformGrad( U, nielem );
277 : : }
278 : :
279 : : //! Public interface to computing the P1 right-hand side vector
280 : 65205 : void rhs( tk::real t,
281 : : const bool pref,
282 : : const tk::Fields& geoFace,
283 : : const tk::Fields& geoElem,
284 : : const inciter::FaceData& fd,
285 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
286 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& boxelems,
287 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
288 : : const tk::Fields& U,
289 : : const tk::Fields& P,
290 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
291 : : const tk::real dt,
292 : : tk::Fields& R ) const
293 : : {
294 : 65205 : self->rhs( t, pref, geoFace, geoElem, fd, inpoel, boxelems, coord, U, P,
295 : 65205 : ndofel, dt, R );
296 : 65205 : }
297 : :
298 : : //! Evaluate the adaptive indicator and mark the ndof for each element
299 : 1636 : void eval_ndof( std::size_t nunk,
300 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
301 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
302 : : const inciter::FaceData& fd,
303 : : const tk::Fields& unk,
304 : : const tk::Fields& prim,
305 : : inciter::ctr::PrefIndicatorType indicator,
306 : : std::size_t ndof,
307 : : std::size_t ndofmax,
308 : : tk::real tolref,
309 : : std::vector< std::size_t >& ndofel ) const
310 : : {
311 : 1636 : self->eval_ndof( nunk, coord, inpoel, fd, unk, prim, indicator, ndof,
312 : 1636 : ndofmax, tolref, ndofel );
313 : 1636 : }
314 : :
315 : : //! Public interface for computing the minimum time step size
316 : 2330 : tk::real dt( const std::array< std::vector< tk::real >, 3 >& coord,
317 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
318 : : const inciter::FaceData& fd,
319 : : const tk::Fields& geoFace,
320 : : const tk::Fields& geoElem,
321 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
322 : : const tk::Fields& U,
323 : : const tk::Fields& P,
324 : : const std::size_t nielem ) const
325 : 4660 : { return self->dt( coord, inpoel, fd, geoFace, geoElem, ndofel, U,
326 : 2330 : P, nielem ); }
327 : :
328 : : //! Public interface for computing stiff terms for an element
329 : 0 : void stiff_rhs( std::size_t e,
330 : : const tk::Fields& geoElem,
331 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
332 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
333 : : const tk::Fields& U,
334 : : const tk::Fields& P,
335 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
336 : : tk::Fields& R ) const
337 : 0 : { return self->stiff_rhs( e, geoElem, inpoel, coord, U, P, ndofel, R); }
338 : :
339 : : //! Public interface to returning maps of output var functions
340 : 4044 : std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutVarFn() const
341 : 4044 : { return self->OutVarFn(); }
342 : :
343 : : //! Public interface to returning analytic field output labels
344 : 1505 : std::vector< std::string > analyticFieldNames() const
345 : 1505 : { return self->analyticFieldNames(); }
346 : :
347 : : //! Public interface to returning time history field output labels
348 : 0 : std::vector< std::string > histNames() const { return self->histNames(); }
349 : :
350 : : //! Public interface to returning variable names
351 : 82 : std::vector< std::string > names() const { return self->names(); }
352 : :
353 : : //! Public interface to returning surface field output
354 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
355 : : surfOutput( const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bnd,
356 : : tk::Fields& U ) const
357 : : { return self->surfOutput( bnd, U ); }
358 : :
359 : : //! Public interface to return point history output
360 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
361 : 0 : histOutput( const std::vector< HistData >& h,
362 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
363 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
364 : : const tk::Fields& U,
365 : : const tk::Fields& P ) const
366 : 0 : { return self->histOutput( h, inpoel, coord, U, P ); }
367 : :
368 : : //! Public interface to returning analytic solution
369 : : tk::InitializeFn::result_type
370 : 1188068 : analyticSolution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const
371 : 1188068 : { return self->analyticSolution( xi, yi, zi, t ); }
372 : :
373 : : //! Public interface to returning the analytic solution for conserved vars
374 : : tk::InitializeFn::result_type
375 : 6014687 : solution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const
376 : 6014687 : { return self->solution( xi, yi, zi, t ); }
377 : :
378 : : //! Public interface to returning the specific total energy
379 : : tk::real
380 : 3163333 : sp_totalenergy( std::size_t e, const tk::Fields& unk ) const
381 : 3163333 : { return self->sp_totalenergy( e, unk ); }
382 : :
383 : : //! Copy assignment
384 : : DGPDE& operator=( const DGPDE& x )
385 : : { DGPDE tmp(x); *this = std::move(tmp); return *this; }
386 : : //! Copy constructor
387 : : DGPDE( const DGPDE& x ) : self( x.self->copy() ) {}
388 : : //! Move assignment
389 : : DGPDE& operator=( DGPDE&& ) noexcept = default;
390 : : //! Move constructor
391 : 377 : DGPDE( DGPDE&& ) noexcept = default;
392 : :
393 : : private:
394 : : //! \brief Concept is a pure virtual base class specifying the requirements
395 : : //! of polymorphic objects deriving from it
396 : : struct Concept {
397 : 377 : Concept() = default;
398 : 0 : Concept( const Concept& ) = default;
399 : 377 : virtual ~Concept() = default;
400 : : virtual Concept* copy() const = 0;
401 : : virtual std::size_t nprim() const = 0;
402 : : virtual std::size_t nmat() const = 0;
403 : : virtual void numEquationDofs(std::vector< std::size_t >&) const = 0;
404 : : virtual std::size_t nstiffeq() const = 0;
405 : : virtual std::size_t nnonstiffeq() const = 0;
406 : : virtual void setStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
407 : : virtual void setNonStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
408 : : virtual void IcBoxElems( const tk::Fields&,
409 : : std::size_t,
410 : : std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& ) const = 0;
411 : : virtual void initialize(
412 : : const tk::Fields&,
413 : : const std::vector< std::size_t >&,
414 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
415 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >&,
416 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::set< std::size_t > >&,
417 : : tk::Fields&,
418 : : tk::real,
419 : : const std::size_t nielem ) const = 0;
420 : : virtual void computeDensityConstr( std::size_t nelem,
421 : : tk::Fields& unk,
422 : : std::vector< tk::real >& densityConstr)
423 : : const = 0;
424 : : virtual void lhs( const tk::Fields&, tk::Fields& ) const = 0;
425 : : virtual void updateInterfaceCells( tk::Fields&,
426 : : std::size_t,
427 : : std::vector< std::size_t >&,
428 : : std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
429 : : virtual void updatePrimitives( const tk::Fields&,
430 : : const tk::Fields&,
431 : : const tk::Fields&,
432 : : tk::Fields&,
433 : : std::size_t,
434 : : std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
435 : : virtual void cleanTraceMaterial( tk::real,
436 : : const tk::Fields&,
437 : : tk::Fields&,
438 : : tk::Fields&,
439 : : std::size_t ) const = 0;
440 : : virtual void reconstruct( tk::real,
441 : : const tk::Fields&,
442 : : const tk::Fields&,
443 : : const inciter::FaceData&,
444 : : const std::map< std::size_t,
445 : : std::vector< std::size_t > >&,
446 : : const std::vector< std::size_t >&,
447 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
448 : : tk::Fields&,
449 : : tk::Fields&,
450 : : const bool,
451 : : const std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
452 : : virtual void limit( tk::real,
453 : : const bool,
454 : : const tk::Fields&,
455 : : const tk::Fields&,
456 : : const inciter::FaceData&,
457 : : const std::map< std::size_t,
458 : : std::vector< std::size_t > >&,
459 : : const std::vector< std::size_t >&,
460 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
461 : : const std::vector< std::size_t >&,
462 : : const std::vector< std::size_t >&,
463 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >&,
464 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >&,
465 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >&,
466 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >&,
467 : : tk::Fields&,
468 : : tk::Fields&,
469 : : std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
470 : : virtual void CPL( const tk::Fields&,
471 : : const tk::Fields&,
472 : : const std::vector< std::size_t >&,
473 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
474 : : tk::Fields&,
475 : : std::size_t ) const = 0;
476 : : virtual std::array< std::vector< tk::real >, 9 > cellAvgDeformGrad(
477 : : const tk::Fields&,
478 : : std::size_t ) const = 0;
479 : : virtual void rhs( tk::real,
480 : : const bool,
481 : : const tk::Fields&,
482 : : const tk::Fields&,
483 : : const inciter::FaceData&,
484 : : const std::vector< std::size_t >&,
485 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >&,
486 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
487 : : const tk::Fields&,
488 : : const tk::Fields&,
489 : : const std::vector< std::size_t >&,
490 : : const tk::real,
491 : : tk::Fields& ) const = 0;
492 : : virtual void resetAdapSol( const inciter::FaceData&,
493 : : tk::Fields&,
494 : : tk::Fields&,
495 : : const std::vector< std::size_t >& )
496 : : const = 0;
497 : : virtual void eval_ndof( std::size_t,
498 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
499 : : const std::vector< std::size_t >&,
500 : : const inciter::FaceData&,
501 : : const tk::Fields&,
502 : : const tk::Fields&,
503 : : inciter::ctr::PrefIndicatorType,
504 : : std::size_t,
505 : : std::size_t,
506 : : tk::real,
507 : : std::vector< std::size_t >& ) const = 0;
508 : : virtual tk::real dt( const std::array< std::vector< tk::real >, 3 >&,
509 : : const std::vector< std::size_t >&,
510 : : const inciter::FaceData&,
511 : : const tk::Fields&,
512 : : const tk::Fields&,
513 : : const std::vector< std::size_t >&,
514 : : const tk::Fields&,
515 : : const tk::Fields&,
516 : : const std::size_t ) const = 0;
517 : : virtual void stiff_rhs( std::size_t,
518 : : const tk::Fields&,
519 : : const std::vector< std::size_t >&,
520 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
521 : : const tk::Fields&,
522 : : const tk::Fields&,
523 : : const std::vector< std::size_t >&,
524 : : tk::Fields& ) const = 0;
525 : : virtual std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutVarFn() const = 0;
526 : : virtual std::vector< std::string > analyticFieldNames() const = 0;
527 : : virtual std::vector< std::string > histNames() const = 0;
528 : : virtual std::vector< std::string > names() const = 0;
529 : : virtual std::vector< std::vector< tk::real > > surfOutput(
530 : : const std::map< int, std::vector< std::size_t > >&,
531 : : tk::Fields& ) const = 0;
532 : : virtual std::vector< std::vector< tk::real > > histOutput(
533 : : const std::vector< HistData >&,
534 : : const std::vector< std::size_t >&,
535 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
536 : : const tk::Fields&,
537 : : const tk::Fields& ) const = 0;
538 : : virtual tk::InitializeFn::result_type analyticSolution(
539 : : tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const = 0;
540 : : virtual tk::InitializeFn::result_type solution(
541 : : tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const = 0;
542 : : virtual tk::real sp_totalenergy(
543 : : std::size_t, const tk::Fields& ) const = 0;
544 : : };
545 : :
546 : : //! \brief Model models the Concept above by deriving from it and overriding
547 : : //! the virtual functions required by Concept
548 : : template< typename T >
549 : : struct Model : Concept {
550 : 377 : explicit Model( T x ) : data( std::move(x) ) {}
551 [ - - ]: 0 : Concept* copy() const override { return new Model( *this ); }
552 : 801 : std::size_t nprim() const override
553 : 801 : { return data.nprim(); }
554 : 0 : std::size_t nmat() const override
555 : 0 : { return data.nmat(); }
556 : 801 : void numEquationDofs(std::vector< std::size_t >& numEqDof) const override
557 : 801 : { data.numEquationDofs(numEqDof); }
558 : 3204 : std::size_t nstiffeq() const override
559 : 3204 : { return data.nstiffeq(); }
560 : 1602 : std::size_t nnonstiffeq() const override
561 : 1602 : { return data.nnonstiffeq(); }
562 : 0 : void setStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& stiffEqIdx ) const override
563 : 0 : { data.setStiffEqIdx(stiffEqIdx); }
564 : 0 : void setNonStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& nonStiffEqIdx ) const override
565 : 0 : { data.setNonStiffEqIdx(nonStiffEqIdx); }
566 : 801 : void IcBoxElems( const tk::Fields& geoElem,
567 : : std::size_t nielem,
568 : : std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& inbox )
569 : 801 : const override { data.IcBoxElems( geoElem, nielem, inbox ); }
570 : 933 : void initialize(
571 : : const tk::Fields& L,
572 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
573 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
574 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& inbox,
575 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::set< std::size_t > >&
576 : : elemblkid,
577 : : tk::Fields& unk,
578 : : tk::real t,
579 : : const std::size_t nielem )
580 : 933 : const override { data.initialize( L, inpoel, coord, inbox, elemblkid, unk,
581 : 933 : t, nielem ); }
582 : 2022 : void computeDensityConstr( std::size_t nelem,
583 : : tk::Fields& unk,
584 : : std::vector< tk::real >& densityConstr)
585 : : const override
586 : 2022 : { data.computeDensityConstr( nelem, unk, densityConstr ); }
587 : 933 : void lhs( const tk::Fields& geoElem, tk::Fields& l ) const override
588 : 933 : { data.lhs( geoElem, l ); }
589 : 65205 : void updateInterfaceCells( tk::Fields& unk,
590 : : std::size_t nielem,
591 : : std::vector< std::size_t >& ndofel,
592 : : std::vector< std::size_t >& interface )
593 : 65205 : const override { data.updateInterfaceCells( unk, nielem, ndofel, interface ); }
594 : 66006 : void updatePrimitives( const tk::Fields& unk,
595 : : const tk::Fields& L,
596 : : const tk::Fields& geoElem,
597 : : tk::Fields& prim,
598 : : std::size_t nielem,
599 : : std::vector< std::size_t >& ndofel )
600 : : const override {
601 : 66006 : data.updatePrimitives( unk, L, geoElem, prim, nielem, ndofel );
602 : 66006 : }
603 : 65205 : void cleanTraceMaterial( tk::real t,
604 : : const tk::Fields& geoElem,
605 : : tk::Fields& unk,
606 : : tk::Fields& prim,
607 : : std::size_t nielem )
608 : 65205 : const override { data.cleanTraceMaterial( t, geoElem, unk, prim, nielem ); }
609 : 37365 : void reconstruct( tk::real t,
610 : : const tk::Fields& geoFace,
611 : : const tk::Fields& geoElem,
612 : : const inciter::FaceData& fd,
613 : : const std::map< std::size_t,
614 : : std::vector< std::size_t > >& esup,
615 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
616 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
617 : : tk::Fields& U,
618 : : tk::Fields& P,
619 : : const bool pref,
620 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel )const override
621 : : {
622 : 37365 : data.reconstruct( t, geoFace, geoElem, fd, esup, inpoel, coord, U, P,
623 : : pref, ndofel );
624 : 37365 : }
625 : 37365 : void limit( tk::real t,
626 : : const bool pref,
627 : : const tk::Fields& geoFace,
628 : : const tk::Fields& geoElem,
629 : : const inciter::FaceData& fd,
630 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >&
631 : : esup,
632 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
633 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
634 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
635 : : const std::vector< std::size_t >& gid,
636 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >& bid,
637 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >& uNodalExtrm,
638 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >& pNodalExtrm,
639 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >& mtInv,
640 : : tk::Fields& U,
641 : : tk::Fields& P,
642 : : std::vector< std::size_t >& shockmarker ) const override
643 : : {
644 : 37365 : data.limit( t, pref, geoFace, geoElem, fd, esup, inpoel, coord, ndofel, gid,
645 : : bid, uNodalExtrm, pNodalExtrm, mtInv, U, P, shockmarker );
646 : 37365 : }
647 : 33315 : void CPL( const tk::Fields& prim,
648 : : const tk::Fields& geoElem,
649 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
650 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
651 : : tk::Fields& unk,
652 : : std::size_t nielem ) const override
653 : : {
654 : 33315 : data.CPL( prim, geoElem, inpoel, coord, unk, nielem );
655 : 33315 : }
656 : 1770 : void resetAdapSol( const inciter::FaceData& fd,
657 : : tk::Fields& unk,
658 : : tk::Fields& prim,
659 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel ) const override
660 : : {
661 : 1770 : data.resetAdapSol( fd, unk, prim, ndofel );
662 : 1770 : }
663 : 0 : std::array< std::vector< tk::real >, 9 > cellAvgDeformGrad(
664 : : const tk::Fields& U,
665 : : std::size_t nielem ) const override
666 : : {
667 : 0 : return data.cellAvgDeformGrad( U, nielem );
668 : : }
669 : 65205 : void rhs(
670 : : tk::real t,
671 : : const bool pref,
672 : : const tk::Fields& geoFace,
673 : : const tk::Fields& geoElem,
674 : : const inciter::FaceData& fd,
675 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
676 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& boxelems,
677 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
678 : : const tk::Fields& U,
679 : : const tk::Fields& P,
680 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
681 : : const tk::real dt,
682 : : tk::Fields& R ) const override
683 : : {
684 : 65205 : data.rhs( t, pref, geoFace, geoElem, fd, inpoel, boxelems, coord, U, P,
685 : : ndofel, dt, R );
686 : 65205 : }
687 : 1636 : void eval_ndof( std::size_t nunk,
688 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
689 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
690 : : const inciter::FaceData& fd,
691 : : const tk::Fields& unk,
692 : : const tk::Fields& prim,
693 : : inciter::ctr::PrefIndicatorType indicator,
694 : : std::size_t ndof,
695 : : std::size_t ndofmax,
696 : : tk::real tolref,
697 : : std::vector< std::size_t >& ndofel ) const override
698 : 1636 : { data.eval_ndof( nunk, coord, inpoel, fd, unk, prim, indicator, ndof,
699 : 1636 : ndofmax, tolref, ndofel ); }
700 : 2330 : tk::real dt( const std::array< std::vector< tk::real >, 3 >& coord,
701 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
702 : : const inciter::FaceData& fd,
703 : : const tk::Fields& geoFace,
704 : : const tk::Fields& geoElem,
705 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
706 : : const tk::Fields& U,
707 : : const tk::Fields& P,
708 : : const std::size_t nielem ) const override
709 : : { return data.dt( coord, inpoel, fd, geoFace, geoElem, ndofel,
710 : 2330 : U, P, nielem ); }
711 : 0 : void stiff_rhs( std::size_t e,
712 : : const tk::Fields& geoElem,
713 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
714 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
715 : : const tk::Fields& U,
716 : : const tk::Fields& P,
717 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
718 : : tk::Fields& R ) const override
719 : 0 : { return data.stiff_rhs( e, geoElem, inpoel, coord, U, P, ndofel, R ); }
720 : 4044 : std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutVarFn() const override
721 : 4044 : { return data.OutVarFn(); }
722 : 1505 : std::vector< std::string > analyticFieldNames() const override
723 : 1505 : { return data.analyticFieldNames(); }
724 : 0 : std::vector< std::string > histNames() const override
725 : 0 : { return data.histNames(); }
726 : 82 : std::vector< std::string > names() const override
727 : 82 : { return data.names(); }
728 : 0 : std::vector< std::vector< tk::real > > surfOutput(
729 : : const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bnd,
730 : : tk::Fields& U ) const override
731 : 0 : { return data.surfOutput( bnd, U ); }
732 : 0 : std::vector< std::vector< tk::real > > histOutput(
733 : : const std::vector< HistData >& h,
734 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
735 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
736 : : const tk::Fields& U,
737 : : const tk::Fields& P ) const override
738 : 0 : { return data.histOutput( h, inpoel, coord, U, P ); }
739 : : tk::InitializeFn::result_type
740 : 1188068 : analyticSolution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t )
741 : 1188068 : const override { return data.analyticSolution( xi, yi, zi, t ); }
742 : : tk::InitializeFn::result_type
743 : 6014687 : solution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t )
744 : 6014687 : const override { return data.solution( xi, yi, zi, t ); }
745 : 3163333 : tk::real sp_totalenergy( std::size_t e, const tk::Fields& unk )
746 : 3163333 : const override { return data.sp_totalenergy( e, unk ); }
747 : : T data;
748 : : };
749 : :
750 : : std::unique_ptr< Concept > self; //!< Base pointer used polymorphically
751 : : };
752 : :
753 : : } // inciter::
754 : :
755 : : #endif // DGPDE_h
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