Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : // *****************************************************************************
       2                 :            : /*!
       3                 :            :   \file      src/PDE/MultiSpecies/Problem/UserDefined.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/MultiSpecies/MultiSpecies.h. See PDE/MultiSpecies/Problem.h
      11                 :            :     for general requirements on Problem policy classes for MultiSpecies.
      12                 :            : */
      13                 :            : // *****************************************************************************
      14                 :            : 
      15                 :            : #include <limits>
      16                 :            : 
      17                 :            : #include "UserDefined.hpp"
      18                 :            : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
      19                 :            : #include "FieldOutput.hpp"
      20                 :            : #include "MultiSpecies/MultiSpeciesIndexing.hpp"
      21                 :            : 
      22                 :            : namespace inciter {
      23                 :            : 
      24                 :            : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
      25                 :            : 
      26                 :            : } // ::inciter
      27                 :            : 
      28                 :            : using inciter::MultiSpeciesProblemUserDefined;
      29                 :            : 
      30                 :            : tk::InitializeFn::result_type
      31                 :     118248 : MultiSpeciesProblemUserDefined::initialize( ncomp_t ncomp,
      32                 :            :                                         const std::vector< EOS >& mat_blk,
      33                 :            :                                         tk::real,
      34                 :            :                                         tk::real,
      35                 :            :                                         tk::real,
      36                 :            :                                         tk::real )
      37                 :            : // *****************************************************************************
      38                 :            : //! Set initial conditions
      39                 :            : //! \param[in] ncomp Number of scalar components in this PDE system
      40                 :            : //! \return Values of all components
      41                 :            : //! \note The function signature must follow tk::InitializeFn
      42                 :            : // *****************************************************************************
      43                 :            : {
      44         [ +  - ]:     118248 :   tk::InitializeFn::result_type s( ncomp, 0.0 );
      45                 :            : 
      46                 :     118248 :   auto nspec = g_inputdeck.get< eq, tag::nspec >();
      47                 :            : 
      48                 :            :   // Set background ICs
      49                 :     118248 :   const auto& ic = g_inputdeck.get< tag::ic >();
      50                 :     118248 :   const auto& bgmassfrac = ic.get< tag::mass_fractions >();
      51                 :     118248 :   const auto& bgvelic = ic.get< tag::velocity >();
      52                 :     118248 :   const auto& bgpreic = ic.get< tag::pressure >();
      53                 :     118248 :   const auto& bgtempic = ic.get< tag::temperature >();
      54                 :            : 
      55 [ -  + ][ -  - ]:     118248 :   if (bgtempic < 1e-12) Throw( "No background temperature IC" );
         [ -  - ][ -  - ]
      56 [ -  + ][ -  - ]:     118248 :   if (bgpreic < 1e-12) Throw( "No background pressure IC" );
         [ -  - ][ -  - ]
      57                 :            : 
      58                 :     118248 :   auto alphamin = 1.0e-12;
      59                 :            : 
      60                 :            :   // initialize background species states
      61         [ +  - ]:     236496 :   auto alphas = bgmassfrac;
      62                 :     118248 :   tk::real total_al(0.0);
      63         [ +  + ]:     354744 :   for (std::size_t k=0; k<nspec; ++k) {
      64                 :     236496 :     alphas[k] = std::max(alphas[k], alphamin);
      65                 :     236496 :     total_al += alphas[k];
      66                 :            :   }
      67         [ +  + ]:     354744 :   for (std::size_t k=0; k<nspec; ++k) alphas[k] /= total_al;
      68                 :            : 
      69                 :     118248 :   tk::real u = bgvelic[0];
      70                 :     118248 :   tk::real v = bgvelic[1];
      71                 :     118248 :   tk::real w = bgvelic[2];
      72                 :            : 
      73                 :     118248 :   auto rb = 0.0;
      74         [ +  + ]:     354744 :   for (std::size_t k=0; k<nspec; ++k) {
      75                 :            :     // density
      76         [ +  - ]:     236496 :     auto rhok = mat_blk[0].compute< EOS::density >(bgpreic, bgtempic);
      77                 :            :     // partial density
      78                 :     236496 :     s[multispecies::densityIdx(nspec,k)] = alphas[k] * rhok;
      79                 :            :     // bulk density
      80                 :     236496 :     rb += s[multispecies::densityIdx(nspec,k)];
      81                 :            :   }
      82                 :            : 
      83                 :            :   // total specific energy
      84                 :     118248 :   s[multispecies::energyIdx(nspec,0)] =
      85         [ +  - ]:     118248 :     mat_blk[0].compute< EOS::totalenergy >(rb, u, v, w, bgpreic);
      86                 :            : 
      87                 :            :   // bulk momentum
      88                 :     118248 :   s[multispecies::momentumIdx(nspec,0)] = rb * u;
      89                 :     118248 :   s[multispecies::momentumIdx(nspec,1)] = rb * v;
      90                 :     118248 :   s[multispecies::momentumIdx(nspec,2)] = rb * w;
      91                 :            : 
      92 [ +  - ][ -  + ]:     118248 :   if (bgpreic< 1e-12 || bgtempic< 1e-12)
      93 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     Throw("User must specify background pressure and temperature in IC.");
                 [ -  - ]
      94                 :            : 
      95                 :     236496 :   return s;
      96                 :            : }