Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/ConfigureMultiMat.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 Register and compile configuration for multi-material compressible
9 : : flow PDE
10 : : \details Register and compile configuration for compressible multi-material
11 : : flow PDE.
12 : : */
13 : : // *****************************************************************************
14 : : #ifndef ConfigureMultiMat_h
15 : : #define ConfigureMultiMat_h
16 : :
17 : : #include <set>
18 : : #include <map>
19 : : #include <vector>
20 : :
21 : : #include "PDEFactory.hpp"
22 : : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
23 : : #include "Inciter/Options/PDE.hpp"
24 : : #include "PDE/MultiMat/MultiMatIndexing.hpp"
25 : : #include "ContainerUtil.hpp"
26 : :
27 : : namespace inciter {
28 : :
29 : : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
30 : :
31 : : //! Register compressible flow PDEs into PDE factory
32 : : void
33 : : registerMultiMat( DGFactory& df, FVFactory& ff,
34 : : std::set< ctr::PDEType >& fvt, std::set< ctr::PDEType >& dgt );
35 : :
36 : : //! Return information on the multi-material compressible flow PDE
37 : : std::vector< std::pair< std::string, std::string > >
38 : : infoMultiMat( std::map< ctr::PDEType, tk::ncomp_t >& cnt );
39 : :
40 : : /** @name Functions that compute physics variables from the numerical solution for MultiMat */
41 : : ///@{
42 : :
43 : : #if defined(__clang__)
44 : : #pragma clang diagnostic push
45 : : #pragma clang diagnostic ignored "-Wunused-function"
46 : : #endif
47 : :
48 : : namespace multimat {
49 : :
50 : : //! Compute bulk density for output to file
51 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
52 : : //! \param[in] U Numerical solution
53 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
54 : : //! \return Bulk density ready to be output to file
55 : : static tk::GetVarFn::result_type
56 : 183 : bulkDensityOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
57 : : {
58 : : using tk::operator+=;
59 : 183 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
60 : 183 : auto r = U.extract_comp( densityDofIdx(nmat,0,rdof,0) );
61 [ + + ]: 381 : for (std::size_t k=1; k<nmat; ++k)
62 [ + - ][ + - ]: 396 : r += U.extract_comp( densityDofIdx(nmat,k,rdof,0) );
[ - - ]
63 : 183 : return r;
64 : : }
65 : :
66 : : //! Compute bulk pressure for output to file
67 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
68 : : //! \param[in] U Numerical solution
69 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
70 : : //! \return Bulk pressure ready to be output to file
71 : : static tk::GetVarFn::result_type
72 : 183 : bulkPressureOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
73 : : {
74 : : using tk::operator+=;
75 : 183 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
76 : 183 : auto p = U.extract_comp( pressureDofIdx(nmat,0,rdof,0) );
77 [ + + ]: 381 : for (std::size_t k=1; k<nmat; ++k)
78 [ + - ][ + - ]: 396 : p += U.extract_comp( pressureDofIdx(nmat,k,rdof,0) );
[ - - ]
79 : 183 : return p;
80 : : }
81 : :
82 : : //! Compute bulk specific total energy (energy per unit mass) for output to file
83 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
84 : : //! \param[in] U Numerical solution
85 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
86 : : //! \return Bulk specific total energy ready to be output to file
87 : : static tk::GetVarFn::result_type
88 : 181 : bulkSpecificTotalEnergyOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
89 : : {
90 : : using tk::operator+=;
91 : 181 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
92 : 181 : auto e = U.extract_comp( energyDofIdx(nmat,0,rdof,0) );
93 [ + + ]: 377 : for (std::size_t k=1; k<nmat; ++k)
94 [ + - ][ + - ]: 392 : e += U.extract_comp( energyDofIdx(nmat,k,rdof,0) );
[ - - ]
95 : 181 : return e;
96 : : }
97 : :
98 : : //! Compute velocity component for output to file
99 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
100 : : //! \tparam dir Physical direction, encoded as 0:x, 1:y, 2:z
101 : : //! \param[in] U Numerical solution
102 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
103 : : //! \return Velocity component ready to be output to file
104 : : template< tk::ncomp_t dir >
105 : : tk::GetVarFn::result_type
106 : 545 : velocityOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
107 : : {
108 : 545 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
109 : 545 : return U.extract_comp( velocityDofIdx(nmat,dir,rdof,0) );
110 : : }
111 : :
112 : : //! Compute material indicator function for output to file
113 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
114 : : //! \param[in] U Numerical solution
115 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
116 : : //! \return Material indicator function ready to be output to file
117 : : static tk::GetVarFn::result_type
118 : 2 : matIndicatorOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
119 : : {
120 : 2 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
121 : 2 : std::vector< tk::real > m(U.nunk(), 0.0);
122 [ + + ]: 3034 : for (std::size_t i=0; i<U.nunk(); ++i) {
123 [ + + ]: 9096 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k)
124 : 6064 : m[i] += U(i, volfracDofIdx(nmat,k,rdof,0)) *
125 : 6064 : static_cast< tk::real >(k+1);
126 : : }
127 : 2 : return m;
128 : : }
129 : :
130 : : //! Compute Cauchy stress component for output to file
131 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
132 : : //! \tparam idir Physical direction, encoded as 0:x, 1:y, 2:z
133 : : //! \tparam jdir Physical direction, encoded as 0:x, 1:y, 2:z
134 : : //! \param[in] U Numerical solution
135 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
136 : : //! \return Cauchy stress component ready to be output to file
137 : : template< tk::ncomp_t idir, tk::ncomp_t jdir >
138 : : tk::GetVarFn::result_type
139 : 0 : stressOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
140 : : {
141 : : const auto& solidx = g_inputdeck.get< tag::matidxmap, tag::solidx >();
142 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
143 : :
144 : 0 : std::vector< tk::real > cs(U.nunk(), 0.0);
145 [ - - ]: 0 : for (std::size_t e=0; e<cs.size(); ++e) {
146 [ - - ]: 0 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
147 : : tk::real asigij(0.0);
148 : :
149 [ - - ]: 0 : if (solidx[k] > 0) asigij =
150 : : U(e, stressDofIdx(nmat,solidx[k],stressCmp[idir][jdir],rdof,0));
151 : :
152 : : if (idir == jdir)
153 : 0 : asigij -= U(e, pressureDofIdx(nmat,k,rdof,0));
154 : :
155 : 0 : cs[e] += asigij;
156 : : }
157 : : }
158 : :
159 : 0 : return cs;
160 : : }
161 : :
162 : : //! Compute inverse deformation gradient tensor component for output to file
163 : : //! \note Must follow the signature in tk::GetVarFn
164 : : //! \tparam idir Physical direction, encoded as 0:x, 1:y, 2:z
165 : : //! \tparam jdir Physical direction, encoded as 0:x, 1:y, 2:z
166 : : //! \param[in] U Numerical solution
167 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed solution DOFs
168 : : //! \return Inverse deformation gradient tensor component to be output to file
169 : : template< tk::ncomp_t idir, tk::ncomp_t jdir >
170 : : tk::GetVarFn::result_type
171 : 0 : defGradOutVar( const tk::Fields& U, std::size_t rdof )
172 : : {
173 : : const auto& solidx = g_inputdeck.get< tag::matidxmap, tag::solidx >();
174 : 0 : auto nmat = g_inputdeck.get< tag::multimat, tag::nmat >();
175 : :
176 : 0 : std::vector< tk::real > g(U.nunk(), 0.0);
177 [ - - ]: 0 : for (std::size_t e=0; e<g.size(); ++e) {
178 [ - - ]: 0 : for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
179 : : tk::real agij(0.0);
180 : :
181 [ - - ]: 0 : if (solidx[k] > 0) agij = U(e, volfracDofIdx(nmat,k,rdof,0)) *
182 : : U(e, deformDofIdx(nmat,solidx[k],idir,jdir,rdof,0));
183 : :
184 : 0 : g[e] += agij;
185 : : }
186 : : }
187 : :
188 : 0 : return g;
189 : : }
190 : :
191 : : } // multimat::
192 : :
193 : : #if defined(__clang__)
194 : : #pragma clang diagnostic pop
195 : : #endif
196 : :
197 : : //@}
198 : :
199 : : } // inciter::
200 : :
201 : : #endif // ConfigureMultiMat_h
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