Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/MultiMat/FVMultiMat.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 Compressible multi-material flow using finite volumes
9 : : \details This file implements calls to the physics operators governing
10 : : compressible multi-material flow (with velocity equilibrium) using finite
11 : : volume discretizations.
12 : : */
13 : : // *****************************************************************************
14 : : #ifndef FVMultiMat_h
15 : : #define FVMultiMat_h
16 : :
17 : : #include <cmath>
18 : : #include <algorithm>
19 : : #include <unordered_set>
20 : : #include <map>
21 : : #include <array>
22 : :
23 : : #include "Macro.hpp"
24 : : #include "Exception.hpp"
25 : : #include "Vector.hpp"
26 : : #include "ContainerUtil.hpp"
27 : : #include "UnsMesh.hpp"
28 : : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
29 : : #include "Integrate/Basis.hpp"
30 : : #include "Integrate/Quadrature.hpp"
31 : : #include "Integrate/Initialize.hpp"
32 : : #include "Integrate/Mass.hpp"
33 : : #include "Integrate/Surface.hpp"
34 : : #include "Integrate/Boundary.hpp"
35 : : #include "Integrate/Volume.hpp"
36 : : #include "Integrate/MultiMatTerms.hpp"
37 : : #include "Integrate/Source.hpp"
38 : : #include "RiemannChoice.hpp"
39 : : #include "MultiMat/MultiMatIndexing.hpp"
40 : : #include "Reconstruction.hpp"
41 : : #include "Limiter.hpp"
42 : : #include "Problem/FieldOutput.hpp"
43 : : #include "Problem/BoxInitialization.hpp"
44 : : #include "MultiMat/BCFunctions.hpp"
45 : : #include "MultiMat/MiscMultiMatFns.hpp"
46 : :
47 : : namespace inciter {
48 : :
49 : : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
50 : :
51 : : namespace fv {
52 : :
53 : : //! \brief MultiMat used polymorphically with tk::FVPDE
54 : : //! \details The template arguments specify policies and are used to configure
55 : : //! the behavior of the class. The policies are:
56 : : //! - Physics - physics configuration, see PDE/MultiMat/Physics.h
57 : : //! - Problem - problem configuration, see PDE/MultiMat/Problem.h
58 : : //! \note The default physics is Euler, set in inciter::deck::check_multimat()
59 : : template< class Physics, class Problem >
60 : : class MultiMat {
61 : :
62 : : private:
63 : : using eq = tag::multimat;
64 : :
65 : : public:
66 : : //! Constructor
67 : 76 : explicit MultiMat() :
68 : : m_physics(),
69 : 76 : m_ncomp( g_inputdeck.get< tag::ncomp >() ),
70 : : m_riemann( multimatRiemannSolver(
71 : 76 : g_inputdeck.get< tag::flux >() ) )
72 : : {
73 : : // associate boundary condition configurations with state functions
74 [ + - ][ + - ]: 988 : brigand::for_each< ctr::bclist::Keys >( ConfigBC( m_bc,
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ + + ]
[ + + ][ - - ]
[ - - ]
75 : : // BC State functions
76 : : { dirichlet
77 : : , symmetry
78 : : , invalidBC // Outlet BC not implemented
79 : : , farfield
80 : : , extrapolate
81 : : , noslipwall },
82 : : // BC Gradient functions
83 : : { noOpGrad
84 : : , symmetryGrad
85 : : , noOpGrad
86 : : , noOpGrad
87 : : , noOpGrad
88 : : , noOpGrad }
89 : : ) );
90 : :
91 : : // Inlet BC has a different structure than above BCs, so it must be
92 : : // handled differently than with ConfigBC
93 [ + - ][ + - ]: 76 : ConfigInletBC(m_bc, inlet, zeroGrad);
[ + - ]
94 : :
95 : : // EoS initialization
96 [ + - ]: 76 : initializeMaterialEoS( m_mat_blk );
97 : 76 : }
98 : :
99 : : //! Find the number of primitive quantities required for this PDE system
100 : : //! \return The number of primitive quantities required to be stored for
101 : : //! this PDE system
102 : 13168 : std::size_t nprim() const
103 : : {
104 : 13168 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
105 : : // multimat needs individual material pressures and velocities currently
106 : 13168 : return (nmat+3);
107 : : }
108 : :
109 : : //! Find the number of materials set up for this PDE system
110 : : //! \return The number of materials set up for this PDE system
111 : 0 : std::size_t nmat() const
112 : : {
113 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
114 : 0 : return nmat;
115 : : }
116 : :
117 : : //! Determine elements that lie inside the user-defined IC box
118 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
119 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
120 : : //! \param[in,out] inbox List of nodes at which box user ICs are set for
121 : : //! each IC box
122 : 294 : void IcBoxElems( const tk::Fields& geoElem,
123 : : std::size_t nielem,
124 : : std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& inbox ) const
125 : : {
126 : 294 : tk::BoxElems< eq >(geoElem, nielem, inbox);
127 : 294 : }
128 : :
129 : : //! Initalize the compressible flow equations, prepare for time integration
130 : : //! \param[in] L Block diagonal mass matrix
131 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
132 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
133 : : //! \param[in] inbox List of elements at which box user ICs are set for
134 : : //! each IC box
135 : : //! \param[in] elemblkid Element ids associated with mesh block ids where
136 : : //! user ICs are set
137 : : //! \param[in,out] unk Array of unknowns
138 : : //! \param[in] t Physical time
139 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
140 : 294 : void initialize( const tk::Fields& L,
141 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
142 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
143 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& inbox,
144 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::set< std::size_t > >&
145 : : elemblkid,
146 : : tk::Fields& unk,
147 : : tk::real t,
148 : : const std::size_t nielem ) const
149 : : {
150 [ + - ][ + - ]: 294 : tk::initialize( m_ncomp, m_mat_blk, L, inpoel, coord,
151 : : Problem::initialize, unk, t, nielem );
152 : :
153 : 294 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
154 : 294 : const auto& ic = g_inputdeck.get< tag::ic >();
155 : 294 : const auto& icbox = ic.get< tag::box >();
156 : 294 : const auto& icmbk = ic.get< tag::meshblock >();
157 : :
158 : 294 : const auto& bgpre = ic.get< tag::pressure >();
159 : 294 : const auto& bgtemp = ic.get< tag::temperature >();
160 : :
161 : : // Set initial conditions inside user-defined IC boxes and mesh blocks
162 [ + - ]: 588 : std::vector< tk::real > s(m_ncomp, 0.0);
163 [ + + ]: 16466 : for (std::size_t e=0; e<nielem; ++e) {
164 : : // inside user-defined box
165 [ - + ]: 16172 : if (!icbox.empty()) {
166 : 0 : std::size_t bcnt = 0;
167 [ - - ]: 0 : for (const auto& b : icbox) { // for all boxes
168 [ - - ][ - - ]: 0 : if (inbox.size() > bcnt && inbox[bcnt].find(e) != inbox[bcnt].end())
[ - - ][ - - ]
169 : : {
170 [ - - ]: 0 : std::vector< tk::real > box
171 : 0 : { b.template get< tag::xmin >(), b.template get< tag::xmax >(),
172 : 0 : b.template get< tag::ymin >(), b.template get< tag::ymax >(),
173 : 0 : b.template get< tag::zmin >(), b.template get< tag::zmax >() };
174 : 0 : auto V_ex = (box[1]-box[0]) * (box[3]-box[2]) * (box[5]-box[4]);
175 [ - - ]: 0 : for (std::size_t c=0; c<m_ncomp; ++c) {
176 : 0 : auto mark = c*rdof;
177 [ - - ]: 0 : s[c] = unk(e,mark);
178 : : // set high-order DOFs to zero
179 [ - - ]: 0 : for (std::size_t i=1; i<rdof; ++i)
180 [ - - ]: 0 : unk(e,mark+i) = 0.0;
181 : : }
182 [ - - ]: 0 : initializeBox<ctr::boxList>( m_mat_blk, V_ex, t, b, bgpre,
183 : : bgtemp, s );
184 : : // store box-initialization in solution vector
185 [ - - ]: 0 : for (std::size_t c=0; c<m_ncomp; ++c) {
186 : 0 : auto mark = c*rdof;
187 [ - - ]: 0 : unk(e,mark) = s[c];
188 : : }
189 : : }
190 : 0 : ++bcnt;
191 : : }
192 : : }
193 : :
194 : : // inside user-specified mesh blocks
195 [ - + ]: 16172 : for (const auto& b : icmbk) { // for all blocks
196 : 0 : auto blid = b.get< tag::blockid >();
197 : 0 : auto V_ex = b.get< tag::volume >();
198 [ - - ][ - - ]: 0 : if (elemblkid.find(blid) != elemblkid.end()) {
199 [ - - ]: 0 : const auto& elset = tk::cref_find(elemblkid, blid);
200 [ - - ][ - - ]: 0 : if (elset.find(e) != elset.end()) {
201 [ - - ]: 0 : initializeBox<ctr::meshblockList>( m_mat_blk, V_ex, t, b,
202 : : bgpre, bgtemp, s );
203 : : // store initialization in solution vector
204 [ - - ]: 0 : for (std::size_t c=0; c<m_ncomp; ++c) {
205 : 0 : auto mark = c*rdof;
206 [ - - ]: 0 : unk(e,mark) = s[c];
207 : : }
208 : : }
209 : : }
210 : : }
211 : : }
212 : 294 : }
213 : :
214 : : //! Compute the left hand side block-diagonal mass matrix
215 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
216 : : //! \param[in,out] l Block diagonal mass matrix
217 : 294 : void lhs( const tk::Fields& geoElem, tk::Fields& l ) const {
218 : 294 : const auto nelem = geoElem.nunk();
219 [ + + ]: 52112 : for (std::size_t e=0; e<nelem; ++e)
220 [ + + ]: 664538 : for (ncomp_t c=0; c<m_ncomp; ++c)
221 : 612720 : l(e, c) = geoElem(e,0);
222 : 294 : }
223 : :
224 : : //! Update the primitives for this PDE system
225 : : //! \param[in] unk Array of unknowns
226 : : //! \param[in,out] prim Array of primitives
227 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
228 : : //! \details This function computes and stores the dofs for primitive
229 : : //! quantities, which are required for obtaining reconstructed states used
230 : : //! in the Riemann solver. See /PDE/Riemann/AUSM.hpp, where the
231 : : //! normal velocity for advection is calculated from independently
232 : : //! reconstructed velocities.
233 : 1562 : void updatePrimitives( const tk::Fields& unk,
234 : : tk::Fields& prim,
235 : : std::size_t nielem ) const
236 : : {
237 : 1562 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
238 : 1562 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
239 : :
240 [ - + ][ - - ]: 1562 : Assert( unk.nunk() == prim.nunk(), "Number of unknowns in solution "
[ - - ][ - - ]
241 : : "vector and primitive vector at recent time step incorrect" );
242 [ - + ][ - - ]: 1562 : Assert( unk.nprop() == rdof*m_ncomp, "Number of components in solution "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
243 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*m_ncomp) );
244 [ - + ][ - - ]: 1562 : Assert( prim.nprop() == rdof*nprim(), "Number of components in vector of "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
245 : : "primitive quantities must equal "+ std::to_string(rdof*nprim()) );
246 : :
247 [ + + ]: 221894 : for (std::size_t e=0; e<nielem; ++e)
248 : : {
249 : : // cell-average bulk density
250 : 220332 : tk::real rhob(0.0);
251 [ + + ]: 726696 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
252 : : {
253 [ + - ]: 506364 : rhob += unk(e, densityDofIdx(nmat, k, rdof, 0));
254 : : }
255 : :
256 : : // cell-average velocity
257 : : std::array< tk::real, 3 >
258 [ + - ]: 220332 : vel{{ unk(e, momentumDofIdx(nmat, 0, rdof, 0))/rhob,
259 [ + - ]: 220332 : unk(e, momentumDofIdx(nmat, 1, rdof, 0))/rhob,
260 [ + - ]: 220332 : unk(e, momentumDofIdx(nmat, 2, rdof, 0))/rhob }};
261 : :
262 [ + + ]: 881328 : for (std::size_t idir=0; idir<3; ++idir)
263 : : {
264 [ + - ]: 660996 : prim(e, velocityDofIdx(nmat, idir, rdof, 0)) = vel[idir];
265 [ + + ]: 2643984 : for (std::size_t idof=1; idof<rdof; ++idof)
266 [ + - ]: 1982988 : prim(e, velocityDofIdx(nmat, idir, rdof, idof)) = 0.0;
267 : : }
268 : :
269 : : // cell-average material pressure
270 [ + + ]: 726696 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
271 : : {
272 [ + - ]: 506364 : tk::real arhomat = unk(e, densityDofIdx(nmat, k, rdof, 0));
273 [ + - ]: 506364 : tk::real arhoemat = unk(e, energyDofIdx(nmat, k, rdof, 0));
274 [ + - ]: 506364 : tk::real alphamat = unk(e, volfracDofIdx(nmat, k, rdof, 0));
275 [ + - ][ + - ]: 506364 : auto gmat = getDeformGrad(nmat, k, unk.extract(e));
276 [ + - ]: 506364 : prim(e, pressureDofIdx(nmat, k, rdof, 0)) =
277 [ + - ]: 506364 : m_mat_blk[k].compute< EOS::pressure >( arhomat, vel[0], vel[1],
278 : : vel[2], arhoemat, alphamat, k, gmat );
279 [ + - ]: 506364 : prim(e, pressureDofIdx(nmat, k, rdof, 0)) =
280 : 506364 : constrain_pressure( m_mat_blk,
281 [ + - ][ + - ]: 506364 : prim(e, pressureDofIdx(nmat, k, rdof, 0)), arhomat, alphamat, k);
282 [ + + ]: 2025456 : for (std::size_t idof=1; idof<rdof; ++idof)
283 [ + - ]: 1519092 : prim(e, pressureDofIdx(nmat, k, rdof, idof)) = 0.0;
284 : : }
285 : : }
286 : 1562 : }
287 : :
288 : : //! Clean up the state of trace materials for this PDE system
289 : : //! \param[in] t Physical time
290 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
291 : : //! \param[in,out] unk Array of unknowns
292 : : //! \param[in,out] prim Array of primitives
293 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
294 : : //! \details This function cleans up the state of materials present in trace
295 : : //! quantities in each cell. Specifically, the state of materials with
296 : : //! very low volume-fractions in a cell is replaced by the state of the
297 : : //! material which is present in the largest quantity in that cell. This
298 : : //! becomes necessary when shocks pass through cells which contain a very
299 : : //! small amount of material. The state of that tiny material might
300 : : //! become unphysical and cause solution to diverge; thus requiring such
301 : : //! a "reset".
302 : 1268 : void cleanTraceMaterial( tk::real t,
303 : : const tk::Fields& geoElem,
304 : : tk::Fields& unk,
305 : : tk::Fields& prim,
306 : : std::size_t nielem ) const
307 : : {
308 : 1268 : [[maybe_unused]] const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
309 : 1268 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
310 : :
311 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( unk.nunk() == prim.nunk(), "Number of unknowns in solution "
[ - - ][ - - ]
312 : : "vector and primitive vector at recent time step incorrect" );
313 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( unk.nprop() == rdof*m_ncomp, "Number of components in solution "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
314 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*m_ncomp) );
315 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( prim.nprop() == rdof*nprim(), "Number of components in vector of "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
316 : : "primitive quantities must equal "+ std::to_string(rdof*nprim()) );
317 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( (g_inputdeck.get< tag::ndof >()) <= 4, "High-order "
[ - - ][ - - ]
318 : : "discretizations not set up for multimat cleanTraceMaterial()" );
319 : :
320 : 1268 : auto neg_density = cleanTraceMultiMat(t, nielem, m_mat_blk, geoElem, nmat,
321 : : unk, prim);
322 : :
323 [ - + ][ - - ]: 1268 : if (neg_density) Throw("Negative partial density.");
[ - - ][ - - ]
324 : 1268 : }
325 : :
326 : : //! Reconstruct second-order solution from first-order
327 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
328 : : //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
329 : : //! \param[in] esup Elements-surrounding-nodes connectivity
330 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
331 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
332 : : //! \param[in,out] U Solution vector at recent time step
333 : : //! \param[in,out] P Vector of primitives at recent time step
334 : 1268 : void reconstruct( const tk::Fields& geoElem,
335 : : const inciter::FaceData& fd,
336 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >&
337 : : esup,
338 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
339 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
340 : : tk::Fields& U,
341 : : tk::Fields& P ) const
342 : : {
343 : 1268 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
344 : 1268 : const auto nelem = fd.Esuel().size()/4;
345 : 1268 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
346 : :
347 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( U.nprop() == rdof*m_ncomp, "Number of components in solution "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
348 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*m_ncomp) );
349 : :
350 : : //----- reconstruction of conserved quantities -----
351 : : //--------------------------------------------------
352 : : // specify how many variables need to be reconstructed
353 : 2536 : std::vector< std::size_t > vars;
354 [ + + ]: 4972 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
355 [ + - ]: 3704 : vars.push_back(volfracIdx(nmat,k));
356 [ + - ]: 3704 : vars.push_back(densityIdx(nmat,k));
357 : : }
358 : :
359 [ + + ]: 205428 : for (std::size_t e=0; e<nelem; ++e)
360 : : {
361 : : // 1. solve 3x3 least-squares system
362 : : // Reconstruct second-order dofs of volume-fractions in Taylor space
363 : : // using nodal-stencils, for a good interface-normal estimate
364 [ + - ]: 204160 : tk::recoLeastSqExtStencil( rdof, e, esup, inpoel, geoElem, U, vars );
365 : :
366 : : // 2. transform reconstructed derivatives to Dubiner dofs
367 [ + - ]: 204160 : tk::transform_P0P1(rdof, e, inpoel, coord, U, vars);
368 : : }
369 : :
370 : : //----- reconstruction of primitive quantities -----
371 : : //--------------------------------------------------
372 : : // For multimat, conserved and primitive quantities are reconstructed
373 : : // separately.
374 : 1268 : vars.clear();
375 [ + + ][ + - ]: 8776 : for (std::size_t c=0; c<nprim(); ++c) vars.push_back(c);
376 [ + + ]: 205428 : for (std::size_t e=0; e<nelem; ++e)
377 : : {
378 : : // 1.
379 : : // Reconstruct second-order dofs of volume-fractions in Taylor space
380 : : // using nodal-stencils, for a good interface-normal estimate
381 [ + - ]: 204160 : tk::recoLeastSqExtStencil( rdof, e, esup, inpoel, geoElem, P, vars );
382 : :
383 : : // 2.
384 [ + - ]: 204160 : tk::transform_P0P1(rdof, e, inpoel, coord, P, vars );
385 : : }
386 : 1268 : }
387 : :
388 : : //! Limit second-order solution, and primitive quantities separately
389 : : //! \param[in] geoFace Face geometry array
390 : : //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
391 : : //! \param[in] esup Elements-surrounding-nodes connectivity
392 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
393 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
394 : : //! \param[in] srcFlag Whether the energy source was added
395 : : //! \param[in,out] U Solution vector at recent time step
396 : : //! \param[in,out] P Vector of primitives at recent time step
397 : 1268 : void limit( const tk::Fields& geoFace,
398 : : const inciter::FaceData& fd,
399 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >& esup,
400 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
401 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
402 : : const std::vector< int >& srcFlag,
403 : : tk::Fields& U,
404 : : tk::Fields& P ) const
405 : : {
406 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( U.nunk() == P.nunk(), "Number of unknowns in solution "
[ - - ][ - - ]
407 : : "vector and primitive vector at recent time step incorrect" );
408 : :
409 : 1268 : const auto limiter = g_inputdeck.get< tag::limiter >();
410 : 1268 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
411 : : const auto& solidx = g_inputdeck.get<
412 : 1268 : tag::matidxmap, tag::solidx >();
413 : :
414 : : // limit vectors of conserved and primitive quantities
415 [ + - ]: 1268 : if (limiter == ctr::LimiterType::VERTEXBASEDP1)
416 : : {
417 : 1268 : VertexBasedMultiMat_FV( esup, inpoel, fd.Esuel().size()/4,
418 : : coord, srcFlag, solidx, U, P, nmat );
419 : 1268 : PositivityPreservingMultiMat_FV( inpoel, fd.Esuel().size()/4, nmat,
420 : 1268 : m_mat_blk, coord, geoFace, U, P );
421 : : }
422 [ - - ]: 0 : else if (limiter != ctr::LimiterType::NOLIMITER)
423 : : {
424 [ - - ][ - - ]: 0 : Throw("Limiter type not configured for multimat.");
[ - - ]
425 : : }
426 : 1268 : }
427 : :
428 : : //! Apply CPL to the conservative variable solution for this PDE system
429 : : //! \param[in] prim Array of primitive variables
430 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
431 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
432 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
433 : : //! \param[in,out] unk Array of conservative variables
434 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
435 : : //! \details This function applies CPL to obtain consistent dofs for
436 : : //! conservative quantities based on the limited primitive quantities.
437 : : //! See Pandare et al. (2023). On the Design of Stable,
438 : : //! Consistent, and Conservative High-Order Methods for Multi-Material
439 : : //! Hydrodynamics. J Comp Phys, 112313.
440 : : void CPL( const tk::Fields& prim,
441 : : const tk::Fields& geoElem,
442 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
443 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
444 : : tk::Fields& unk,
445 : : std::size_t nielem ) const
446 : : {
447 : : [[maybe_unused]] const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
448 : : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
449 : :
450 : : Assert( unk.nunk() == prim.nunk(), "Number of unknowns in solution "
451 : : "vector and primitive vector at recent time step incorrect" );
452 : : Assert( unk.nprop() == rdof*m_ncomp, "Number of components in solution "
453 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*m_ncomp) );
454 : : Assert( prim.nprop() == rdof*nprim(), "Number of components in vector of "
455 : : "primitive quantities must equal "+ std::to_string(rdof*nprim()) );
456 : :
457 : : correctLimConservMultiMat(nielem, m_mat_blk, nmat, inpoel,
458 : : coord, geoElem, prim, unk);
459 : : }
460 : :
461 : : //! Compute right hand side
462 : : //! \param[in] t Physical time
463 : : //! \param[in] geoFace Face geometry array
464 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
465 : : //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
466 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
467 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
468 : : //! \param[in] elemblkid Element ids associated with mesh block ids where
469 : : //! user ICs are set
470 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
471 : : //! \param[in] P Primitive vector at recent time step
472 : : //! \param[in,out] R Right-hand side vector computed
473 : : //! \param[in,out] srcFlag Whether the energy source was added
474 : 1268 : void rhs( tk::real t,
475 : : const tk::Fields& geoFace,
476 : : const tk::Fields& geoElem,
477 : : const inciter::FaceData& fd,
478 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
479 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
480 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::set< std::size_t > >&
481 : : elemblkid,
482 : : const tk::Fields& U,
483 : : const tk::Fields& P,
484 : : tk::Fields& R,
485 : : std::vector< int >& srcFlag ) const
486 : : {
487 : 1268 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
488 : 1268 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
489 : 1268 : const auto intsharp =
490 : 1268 : g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::intsharp >();
491 : 1268 : auto viscous = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::viscous >();
492 : :
493 : 1268 : const auto nelem = fd.Esuel().size()/4;
494 : :
495 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( U.nunk() == P.nunk(), "Number of unknowns in solution "
[ - - ][ - - ]
496 : : "vector and primitive vector at recent time step incorrect" );
497 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( U.nunk() == R.nunk(), "Number of unknowns in solution "
[ - - ][ - - ]
498 : : "vector and right-hand side at recent time step incorrect" );
499 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( U.nprop() == rdof*m_ncomp, "Number of components in solution "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
500 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*m_ncomp) );
501 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( P.nprop() == rdof*nprim(), "Number of components in primitive "
[ - - ][ - - ]
[ - - ]
502 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*nprim()) );
503 [ - + ][ - - ]: 1268 : Assert( fd.Inpofa().size()/3 == fd.Esuf().size()/2,
[ - - ][ - - ]
504 : : "Mismatch in inpofa size" );
505 : :
506 : : // set rhs to zero
507 [ + - ]: 1268 : R.fill(0.0);
508 : :
509 : : // configure a no-op lambda for prescribed velocity
510 : 476216 : auto velfn = []( ncomp_t, tk::real, tk::real, tk::real, tk::real ){
511 : 476216 : return tk::VelFn::result_type(); };
512 : :
513 : : // compute internal surface flux (including non-conservative) integrals
514 [ + - ]: 2536 : tk::surfIntFV( nmat, m_mat_blk, t, rdof, inpoel,
515 [ + - ]: 1268 : coord, fd, geoFace, geoElem, m_riemann, velfn, U, P,
516 : : srcFlag, R, intsharp );
517 : : // compute internal surface viscous flux integrals
518 [ + - ]: 2536 : tk::Fields T( U.nunk(), rdof*nmat );
519 [ - + ]: 1268 : if (viscous) {
520 [ - - ]: 0 : computeTemperaturesFV( m_mat_blk, nmat, inpoel, coord, geoElem,
521 : : U, P, srcFlag, T );
522 : :
523 [ - - ]: 0 : tk::surfIntViscousFV( nmat, m_mat_blk, rdof, inpoel,
524 : : coord, fd, geoFace, geoElem, U, P, T,
525 : : srcFlag, R, intsharp );
526 : : }
527 : :
528 : : // compute boundary surface flux (including non-conservative) integrals
529 [ + + ]: 8876 : for (const auto& b : m_bc) {
530 [ + - ][ + - ]: 15216 : tk::bndSurfIntFV( nmat, m_mat_blk, rdof, std::get<0>(b),
531 : 7608 : fd, geoFace, geoElem, inpoel, coord, t, m_riemann,
532 : 7608 : velfn, std::get<1>(b), U, P, srcFlag, R, intsharp );
533 [ - + ]: 7608 : if (viscous)
534 [ - - ]: 0 : tk::bndSurfIntViscousFV( nmat, m_mat_blk, rdof, std::get<0>(b),
535 : : fd, geoFace, geoElem, inpoel, coord, t,
536 : 0 : std::get<1>(b), std::get<2>(b), U, P, T,
537 : : srcFlag, R, intsharp );
538 : : }
539 : :
540 : : // compute optional source term
541 [ + - ][ + - ]: 1268 : tk::srcIntFV( m_mat_blk, t, fd.Esuel().size()/4,
542 : : geoElem, Problem::src, R, nmat );
543 : :
544 : : // compute finite pressure relaxation terms
545 [ + + ]: 1268 : if (g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::prelax >())
546 : : {
547 : 1218 : const auto ct = g_inputdeck.get< tag::multimat,
548 : 1218 : tag::prelax_timescale >();
549 [ + - ]: 1218 : tk::pressureRelaxationIntFV( nmat, m_mat_blk, rdof,
550 : : nelem, inpoel, coord, geoElem, U, P, ct,
551 : : R );
552 : : }
553 : :
554 : : // compute external (energy) sources
555 [ - - ]: 1268 : m_physics.physSrc(nmat, t, geoElem, elemblkid, R, srcFlag);
556 : 1268 : }
557 : :
558 : : //! Compute the minimum time step size
559 : : // //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
560 : : // //! \param[in] geoFace Face geometry array
561 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
562 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
563 : : //! \param[in] P Vector of primitive quantities at recent time step
564 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
565 : : //! \param[in] srcFlag Whether the energy source was added
566 : : //! \param[in,out] local_dte Time step size for each element (for local
567 : : //! time stepping)
568 : : //! \return Minimum time step size
569 : : //! \details The allowable dt is calculated by looking at the maximum
570 : : //! wave-speed in elements surrounding each face, times the area of that
571 : : //! face. Once the maximum of this quantity over the mesh is determined,
572 : : //! the volume of each cell is divided by this quantity. A minimum of this
573 : : //! ratio is found over the entire mesh, which gives the allowable dt.
574 : 50 : tk::real dt( const inciter::FaceData& /*fd*/,
575 : : const tk::Fields& /*geoFace*/,
576 : : const tk::Fields& geoElem,
577 : : const tk::Fields& U,
578 : : const tk::Fields& P,
579 : : const std::size_t nielem,
580 : : const std::vector< int >& srcFlag,
581 : : std::vector< tk::real >& local_dte ) const
582 : : {
583 : 50 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
584 : 50 : auto viscous = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::viscous >();
585 : :
586 : : // obtain dt restrictions from all physics
587 [ + - ]: 50 : auto dt_e = timeStepSizeMultiMatFV(m_mat_blk, geoElem, nielem, nmat, U,
588 : : P, local_dte);
589 [ - + ]: 50 : if (viscous)
590 [ - - ]: 0 : dt_e = std::min(dt_e, timeStepSizeViscousFV(geoElem, nielem, nmat, U));
591 [ - - ]: 50 : auto dt_p = m_physics.dtRestriction(geoElem, nielem, srcFlag);
592 : :
593 : 50 : return std::min(dt_e, dt_p);
594 : : }
595 : :
596 : : //! Extract the velocity field at cell nodes. Currently unused.
597 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
598 : : //! \param[in] N Element node indices
599 : : //! \return Array of the four values of the velocity field
600 : : std::array< std::array< tk::real, 4 >, 3 >
601 : : velocity( const tk::Fields& U,
602 : : const std::array< std::vector< tk::real >, 3 >&,
603 : : const std::array< std::size_t, 4 >& N ) const
604 : : {
605 : : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
606 : : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
607 : :
608 : : std::array< std::array< tk::real, 4 >, 3 > v;
609 : : v[0] = U.extract( momentumDofIdx(nmat, 0, rdof, 0), N );
610 : : v[1] = U.extract( momentumDofIdx(nmat, 1, rdof, 0), N );
611 : : v[2] = U.extract( momentumDofIdx(nmat, 2, rdof, 0), N );
612 : :
613 : : std::vector< std::array< tk::real, 4 > > ar;
614 : : ar.resize(nmat);
615 : : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
616 : : ar[k] = U.extract( densityDofIdx(nmat, k, rdof, 0), N );
617 : :
618 : : std::array< tk::real, 4 > r{{ 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 }};
619 : : for (std::size_t i=0; i<r.size(); ++i) {
620 : : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
621 : : r[i] += ar[k][i];
622 : : }
623 : :
624 : : std::transform( r.begin(), r.end(), v[0].begin(), v[0].begin(),
625 : : []( tk::real s, tk::real& d ){ return d /= s; } );
626 : : std::transform( r.begin(), r.end(), v[1].begin(), v[1].begin(),
627 : : []( tk::real s, tk::real& d ){ return d /= s; } );
628 : : std::transform( r.begin(), r.end(), v[2].begin(), v[2].begin(),
629 : : []( tk::real s, tk::real& d ){ return d /= s; } );
630 : : return v;
631 : : }
632 : :
633 : : //! Return a map that associates user-specified strings to functions
634 : : //! \return Map that associates user-specified strings to functions that
635 : : //! compute relevant quantities to be output to file
636 : 8 : std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutVarFn() const
637 : 8 : { return MultiMatOutVarFn(); }
638 : :
639 : : //! Return analytic field names to be output to file
640 : : //! \return Vector of strings labelling analytic fields output in file
641 : 0 : std::vector< std::string > analyticFieldNames() const {
642 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< eq, tag::nmat >();
643 : :
644 : 0 : return MultiMatFieldNames(nmat);
645 : : }
646 : :
647 : : //! Return surface field names to be output to file
648 : : //! \return Vector of strings labelling surface fields output in file
649 : 4 : std::vector< std::string > surfNames() const
650 : 4 : { return MultiMatSurfNames(); }
651 : :
652 : : //! Return time history field names to be output to file
653 : : //! \return Vector of strings labelling time history fields output in file
654 : 0 : std::vector< std::string > histNames() const {
655 : 0 : return MultiMatHistNames();
656 : : }
657 : :
658 : : //! Return surface field output going to file
659 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
660 : 4 : surfOutput( const inciter::FaceData& fd,
661 : : const tk::Fields& U,
662 : : const tk::Fields& P ) const
663 : : {
664 : 4 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
665 : 4 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
666 : :
667 : 4 : return MultiMatSurfOutput( nmat, rdof, fd, U, P );
668 : : }
669 : :
670 : : //! Return time history field output evaluated at time history points
671 : : //! \param[in] h History point data
672 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
673 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
674 : : //! \param[in] U Array of unknowns
675 : : //! \param[in] P Array of primitive quantities
676 : : //! \return Vector of time history output of bulk flow quantities (density,
677 : : //! velocity, total energy, pressure, and volume fraction) evaluated at
678 : : //! time history points
679 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
680 : 0 : histOutput( const std::vector< HistData >& h,
681 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
682 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
683 : : const tk::Fields& U,
684 : : const tk::Fields& P ) const
685 : : {
686 : 0 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
687 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
688 : :
689 : 0 : const auto& x = coord[0];
690 : 0 : const auto& y = coord[1];
691 : 0 : const auto& z = coord[2];
692 : :
693 [ - - ]: 0 : std::vector< std::vector< tk::real > > Up(h.size());
694 : :
695 : 0 : std::size_t j = 0;
696 [ - - ]: 0 : for (const auto& p : h) {
697 : 0 : auto e = p.get< tag::elem >();
698 : 0 : auto chp = p.get< tag::coord >();
699 : :
700 : : // Evaluate inverse Jacobian
701 : 0 : std::array< std::array< tk::real, 3>, 4 > cp{{
702 : : {{ x[inpoel[4*e ]], y[inpoel[4*e ]], z[inpoel[4*e ]] }},
703 : 0 : {{ x[inpoel[4*e+1]], y[inpoel[4*e+1]], z[inpoel[4*e+1]] }},
704 : 0 : {{ x[inpoel[4*e+2]], y[inpoel[4*e+2]], z[inpoel[4*e+2]] }},
705 : 0 : {{ x[inpoel[4*e+3]], y[inpoel[4*e+3]], z[inpoel[4*e+3]] }} }};
706 : 0 : auto J = tk::inverseJacobian( cp[0], cp[1], cp[2], cp[3] );
707 : :
708 : : // evaluate solution at history-point
709 : 0 : std::array< tk::real, 3 > dc{{chp[0]-cp[0][0], chp[1]-cp[0][1],
710 : 0 : chp[2]-cp[0][2]}};
711 [ - - ]: 0 : auto B = tk::eval_basis(rdof, tk::dot(J[0],dc), tk::dot(J[1],dc),
712 : 0 : tk::dot(J[2],dc));
713 [ - - ]: 0 : auto uhp = eval_state(m_ncomp, rdof, rdof, e, U, B);
714 [ - - ]: 0 : auto php = eval_state(nprim(), rdof, rdof, e, P, B);
715 : :
716 : : // store solution in history output vector
717 [ - - ]: 0 : Up[j].resize(6+nmat, 0.0);
718 [ - - ]: 0 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
719 : 0 : Up[j][0] += uhp[densityIdx(nmat,k)];
720 : 0 : Up[j][4] += uhp[energyIdx(nmat,k)];
721 : 0 : Up[j][5] += php[pressureIdx(nmat,k)];
722 : 0 : Up[j][6+k] = uhp[volfracIdx(nmat,k)];
723 : : }
724 : 0 : Up[j][1] = php[velocityIdx(nmat,0)];
725 : 0 : Up[j][2] = php[velocityIdx(nmat,1)];
726 : 0 : Up[j][3] = php[velocityIdx(nmat,2)];
727 : 0 : ++j;
728 : : }
729 : :
730 : 0 : return Up;
731 : : }
732 : :
733 : : //! Return names of integral variables to be output to diagnostics file
734 : : //! \return Vector of strings labelling integral variables output
735 : 20 : std::vector< std::string > names() const
736 : : {
737 : 20 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
738 : 20 : return MultiMatDiagNames(nmat);
739 : : }
740 : :
741 : : //! Return analytic solution (if defined by Problem) at xi, yi, zi, t
742 : : //! \param[in] xi X-coordinate at which to evaluate the analytic solution
743 : : //! \param[in] yi Y-coordinate at which to evaluate the analytic solution
744 : : //! \param[in] zi Z-coordinate at which to evaluate the analytic solution
745 : : //! \param[in] t Physical time at which to evaluate the analytic solution
746 : : //! \return Vector of analytic solution at given location and time
747 : : std::vector< tk::real >
748 : 0 : analyticSolution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const
749 : 0 : { return Problem::analyticSolution( m_ncomp, m_mat_blk, xi, yi, zi, t ); }
750 : :
751 : : //! Return analytic solution for conserved variables
752 : : //! \param[in] xi X-coordinate at which to evaluate the analytic solution
753 : : //! \param[in] yi Y-coordinate at which to evaluate the analytic solution
754 : : //! \param[in] zi Z-coordinate at which to evaluate the analytic solution
755 : : //! \param[in] t Physical time at which to evaluate the analytic solution
756 : : //! \return Vector of analytic solution at given location and time
757 : : std::vector< tk::real >
758 : 0 : solution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const
759 : 0 : { return Problem::initialize( m_ncomp, m_mat_blk, xi, yi, zi, t ); }
760 : :
761 : : //! Return cell-averaged specific total energy for an element
762 : : //! \param[in] e Element id for which total energy is required
763 : : //! \param[in] unk Vector of conserved quantities
764 : : //! \return Cell-averaged specific total energy for given element
765 : 0 : tk::real sp_totalenergy(std::size_t e, const tk::Fields& unk) const
766 : : {
767 : 0 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
768 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
769 : :
770 : 0 : tk::real sp_te(0.0);
771 : : // sum each material total energy
772 [ - - ]: 0 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
773 : 0 : sp_te += unk(e, energyDofIdx(nmat,k,rdof,0));
774 : : }
775 : 0 : return sp_te;
776 : : }
777 : :
778 : : //! Compute relevant sound speed for output
779 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
780 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
781 : : //! \param[in] P Primitive vector at recent time step
782 : : //! \param[in,out] ss Sound speed vector
783 : 4 : void soundspeed(
784 : : std::size_t nielem,
785 : : const tk::Fields& U,
786 : : const tk::Fields& P,
787 : : std::vector< tk::real >& ss) const
788 : : {
789 [ - + ][ - - ]: 4 : Assert( ss.size() == nielem, "Size of sound speed vector incorrect " );
[ - - ][ - - ]
790 : :
791 : 4 : const auto ndof = g_inputdeck.get< tag::ndof >();
792 : 4 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
793 : 4 : const auto use_mass_avg =
794 : 4 : g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::dt_sos_massavg >();
795 : 4 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
796 : 4 : std::size_t ncomp = U.nprop()/rdof;
797 : 4 : std::size_t nprim = P.nprop()/rdof;
798 : :
799 [ + - ][ + - ]: 8 : std::vector< tk::real > ugp(ncomp, 0.0), pgp(nprim, 0.0);
800 : :
801 [ + + ]: 6068 : for (std::size_t e=0; e<nielem; ++e) {
802 : : // basis function at centroid
803 [ + - ]: 12128 : std::vector< tk::real > B(rdof, 0.0);
804 : 6064 : B[0] = 1.0;
805 : :
806 : : // get conserved quantities
807 [ + - ]: 6064 : ugp = eval_state(ncomp, rdof, ndof, e, U, B);
808 : : // get primitive quantities
809 [ + - ]: 6064 : pgp = eval_state(nprim, rdof, ndof, e, P, B);
810 : :
811 : : // acoustic speed (this should be consistent with time-step calculation)
812 : 6064 : ss[e] = 0.0;
813 : 6064 : tk::real mixtureDensity = 0.0;
814 [ + + ]: 18192 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
815 : : {
816 [ - + ]: 12128 : if (use_mass_avg > 0)
817 : : {
818 : : // mass averaging SoS
819 : 0 : ss[e] += ugp[densityIdx(nmat,k)]*
820 [ - - ]: 0 : m_mat_blk[k].compute< EOS::soundspeed >(
821 : : ugp[densityIdx(nmat, k)], pgp[pressureIdx(nmat, k)],
822 : : ugp[volfracIdx(nmat, k)], k );
823 : :
824 : 0 : mixtureDensity += ugp[densityIdx(nmat,k)];
825 : : }
826 : : else
827 : : {
828 [ + + ]: 12128 : if (ugp[volfracIdx(nmat, k)] > 1.0e-04)
829 : : {
830 [ + - ]: 12356 : ss[e] = std::max( ss[e], m_mat_blk[k].compute< EOS::soundspeed >(
831 : : ugp[densityIdx(nmat, k)], pgp[pressureIdx(nmat, k)],
832 : 6178 : ugp[volfracIdx(nmat, k)], k ) );
833 : : }
834 : : }
835 : : }
836 [ - + ]: 6064 : if (use_mass_avg > 0) ss[e] /= mixtureDensity;
837 : : }
838 : 4 : }
839 : :
840 : : private:
841 : : //! Physics policy
842 : : const Physics m_physics;
843 : : //! Number of components in this PDE system
844 : : const ncomp_t m_ncomp;
845 : : //! Riemann solver
846 : : tk::RiemannFluxFn m_riemann;
847 : : //! BC configuration
848 : : BCStateFn m_bc;
849 : : //! EOS material block
850 : : std::vector< EOS > m_mat_blk;
851 : :
852 : : //! Evaluate conservative part of physical flux function for this PDE system
853 : : //! \param[in] ncomp Number of scalar components in this PDE system
854 : : //! \param[in] ugp Numerical solution at the Gauss point at which to
855 : : //! evaluate the flux
856 : : //! \return Flux vectors for all components in this PDE system
857 : : //! \note The function signature must follow tk::FluxFn
858 : : static tk::FluxFn::result_type
859 : : flux( ncomp_t ncomp,
860 : : const std::vector< EOS >& mat_blk,
861 : : const std::vector< tk::real >& ugp,
862 : : const std::vector< std::array< tk::real, 3 > >& )
863 : : {
864 : : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
865 : :
866 : : return tk::fluxTerms(ncomp, nmat, mat_blk, ugp);
867 : : }
868 : :
869 : : //! \brief Boundary state function providing the left and right state of a
870 : : //! face at Dirichlet boundaries
871 : : //! \param[in] ncomp Number of scalar components in this PDE system
872 : : //! \param[in] ul Left (domain-internal) state
873 : : //! \param[in] x X-coordinate at which to compute the states
874 : : //! \param[in] y Y-coordinate at which to compute the states
875 : : //! \param[in] z Z-coordinate at which to compute the states
876 : : //! \param[in] t Physical time
877 : : //! \return Left and right states for all scalar components in this PDE
878 : : //! system
879 : : //! \note The function signature must follow tk::StateFn. For multimat, the
880 : : //! left or right state is the vector of conserved quantities, followed by
881 : : //! the vector of primitive quantities appended to it.
882 : : static tk::StateFn::result_type
883 : 0 : dirichlet( ncomp_t ncomp,
884 : : const std::vector< EOS >& mat_blk,
885 : : const std::vector< tk::real >& ul, tk::real x, tk::real y,
886 : : tk::real z, tk::real t, const std::array< tk::real, 3 >& )
887 : : {
888 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
889 : :
890 [ - - ]: 0 : auto ur = Problem::initialize( ncomp, mat_blk, x, y, z, t );
891 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( ur.size() == ncomp, "Incorrect size for boundary state vector" );
[ - - ][ - - ]
892 : :
893 [ - - ]: 0 : ur.resize(ul.size());
894 : :
895 : 0 : tk::real rho(0.0);
896 [ - - ]: 0 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
897 : 0 : rho += ur[densityIdx(nmat, k)];
898 : :
899 : : // get primitives in boundary state
900 : :
901 : : // velocity
902 : 0 : ur[ncomp+velocityIdx(nmat, 0)] = ur[momentumIdx(nmat, 0)] / rho;
903 : 0 : ur[ncomp+velocityIdx(nmat, 1)] = ur[momentumIdx(nmat, 1)] / rho;
904 : 0 : ur[ncomp+velocityIdx(nmat, 2)] = ur[momentumIdx(nmat, 2)] / rho;
905 : :
906 : : // material pressures
907 [ - - ]: 0 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
908 : : {
909 [ - - ]: 0 : auto gk = getDeformGrad(nmat, k, ur);
910 [ - - ]: 0 : ur[ncomp+pressureIdx(nmat, k)] = mat_blk[k].compute< EOS::pressure >(
911 : 0 : ur[densityIdx(nmat, k)], ur[ncomp+velocityIdx(nmat, 0)],
912 : 0 : ur[ncomp+velocityIdx(nmat, 1)], ur[ncomp+velocityIdx(nmat, 2)],
913 : 0 : ur[energyIdx(nmat, k)], ur[volfracIdx(nmat, k)], k, gk );
914 : : }
915 : :
916 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( ur.size() == ncomp+nmat+3, "Incorrect size for appended "
[ - - ][ - - ]
917 : : "boundary state vector" );
918 : :
919 [ - - ]: 0 : return {{ std::move(ul), std::move(ur) }};
920 : : }
921 : :
922 : : // Other boundary condition types that do not depend on "Problem" should be
923 : : // added in BCFunctions.hpp
924 : : };
925 : :
926 : : } // fv::
927 : :
928 : : } // inciter::
929 : :
930 : : #endif // FVMultiMat_h
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