Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/CompFlow/Problem/RayleighTaylor.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 "RayleighTaylor.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::CompFlowProblemRayleighTaylor;
26 : :
27 : : tk::InitializeFn::result_type
28 : 194158 : CompFlowProblemRayleighTaylor::initialize( ncomp_t,
29 : : const std::vector< EOS >& mat_blk,
30 : : tk::real x,
31 : : tk::real y,
32 : : tk::real z,
33 : : tk::real t )
34 : : // *****************************************************************************
35 : : //! Evaluate analytical solution at (x,y,z,t) for all components
36 : : //! \param[in] x X coordinate where to evaluate the solution
37 : : //! \param[in] y Y coordinate where to evaluate the solution
38 : : //! \param[in] z Z coordinate where to evaluate the solution
39 : : //! \param[in] t Time where to evaluate the solution
40 : : //! \return Values of all components evaluated at (x,y,z,t)
41 : : //! \note The function signature must follow tk::InitializeFn
42 : : // *****************************************************************************
43 : : {
44 : : using std::sin; using std::cos;
45 : :
46 : : // manufactured solution parameters
47 : 194158 : const auto a = g_inputdeck.get< eq, tag::alpha >();
48 : 194158 : const auto bx = g_inputdeck.get< eq, tag::betax >();
49 : 194158 : const auto by = g_inputdeck.get< eq, tag::betay >();
50 : 194158 : const auto bz = g_inputdeck.get< eq, tag::betaz >();
51 : 194158 : const auto p0 = g_inputdeck.get< eq, tag::p0 >();
52 : 194158 : const auto r0 = g_inputdeck.get< eq, tag::r0 >();
53 : 194158 : const auto k = g_inputdeck.get< eq, tag::kappa >();
54 : : // spatial component of density and pressure fields
55 : 194158 : const tk::real gx = bx*x*x + by*y*y + bz*z*z;
56 : : // density
57 : 194158 : const tk::real r = r0 - gx;
58 : : // pressure
59 : 194158 : const tk::real p = p0 + a*gx;
60 : : // velocity
61 : 194158 : const tk::real ft = cos(k*M_PI*t);
62 : 194158 : const tk::real u = ft*z*sin(M_PI*x);
63 : 194158 : const tk::real v = ft*z*cos(M_PI*y);
64 : 194158 : const tk::real w = ft*(-0.5*M_PI*z*z*(cos(M_PI*x)-sin(M_PI*y)));
65 : : // total specific energy
66 [ + - ]: 194158 : const tk::real rE = mat_blk[0].compute< EOS::totalenergy >( r, u, v, w, p );
67 : :
68 : 194158 : return {{ r, r*u, r*v, r*w, rE }};
69 : : }
70 : :
71 : : tk::InitializeFn::result_type
72 : 0 : CompFlowProblemRayleighTaylor::analyticSolution(
73 : : ncomp_t,
74 : : const std::vector< EOS >& mat_blk,
75 : : tk::real x,
76 : : tk::real y,
77 : : tk::real z,
78 : : tk::real t )
79 : : // *****************************************************************************
80 : : //! Evaluate analytical solution at (x,y,z,t) for all components
81 : : //! \param[in] x X coordinate where to evaluate the solution
82 : : //! \param[in] y Y coordinate where to evaluate the solution
83 : : //! \param[in] z Z coordinate where to evaluate the solution
84 : : //! \param[in] t Time where to evaluate the solution
85 : : //! \return Values of all components evaluated at (x,y,z,t)
86 : : //! \note The function signature must follow tk::InitializeFn
87 : : // *****************************************************************************
88 : : {
89 : : using std::sin; using std::cos;
90 : :
91 : : // manufactured solution parameters
92 : 0 : auto a = g_inputdeck.get< eq, tag::alpha >();
93 : 0 : auto bx = g_inputdeck.get< eq, tag::betax >();
94 : 0 : auto by = g_inputdeck.get< eq, tag::betay >();
95 : 0 : auto bz = g_inputdeck.get< eq, tag::betaz >();
96 : 0 : auto p0 = g_inputdeck.get< eq, tag::p0 >();
97 : 0 : auto r0 = g_inputdeck.get< eq, tag::r0 >();
98 : 0 : auto k = g_inputdeck.get< eq, tag::kappa >();
99 : : // spatial component of density and pressure fields
100 : 0 : auto gx = bx*x*x + by*y*y + bz*z*z;
101 : : // density
102 : 0 : auto r = r0 - gx;
103 : : // pressure
104 : 0 : auto p = p0 + a*gx;
105 : : // velocity
106 : 0 : auto ft = cos(k*M_PI*t);
107 : 0 : auto u = ft*z*sin(M_PI*x);
108 : 0 : auto v = ft*z*cos(M_PI*y);
109 : 0 : auto w = ft*(-0.5*M_PI*z*z*(cos(M_PI*x)-sin(M_PI*y)));
110 : : // total specific energy
111 [ - - ]: 0 : auto E = mat_blk[0].compute< EOS::totalenergy >( r, u, v, w, p ) / r;
112 : :
113 : 0 : return {{ r, u, v, w, E, p }};
114 : : }
115 : :
116 : : std::vector< std::string >
117 [ - - ]: 0 : CompFlowProblemRayleighTaylor::analyticFieldNames( ncomp_t ) const
118 : : // *****************************************************************************
119 : : // Return analytic field names to be output to file
120 : : //! \return Vector of strings labelling fields output in file
121 : : // *****************************************************************************
122 : : {
123 : : std::vector< std::string > n;
124 : :
125 [ - - ]: 0 : n.push_back( "density_analytical" );
126 [ - - ]: 0 : n.push_back( "x-velocity_analytical" );
127 [ - - ]: 0 : n.push_back( "y-velocity_analytical" );
128 [ - - ]: 0 : n.push_back( "z-velocity_analytical" );
129 [ - - ]: 0 : n.push_back( "specific_total_energy_analytical" );
130 [ - - ]: 0 : n.push_back( "pressure_analytical" );
131 : :
132 : 0 : return n;
133 : : }
134 : :
135 : : std::vector< std::string >
136 : 2 : CompFlowProblemRayleighTaylor::names( ncomp_t /*ncomp*/ ) const
137 : : // *****************************************************************************
138 : : // Return names of integral variables to be output to diagnostics file
139 : : //! \return Vector of strings labelling integral variables output
140 : : // *****************************************************************************
141 : : {
142 [ + - ][ + - ]: 12 : return { "r", "ru", "rv", "rw", "re" };
[ + - ][ + - ]
[ + - ][ - + ]
[ + + ][ - + ]
[ - - ][ - - ]
143 : : }
|
