Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/Transport/DGTransport.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 Scalar transport using disccontinous Galerkin discretization
9 : : \details This file implements the physics operators governing transported
10 : : scalars using disccontinuous Galerkin discretization.
11 : : */
12 : : // *****************************************************************************
13 : : #ifndef DGTransport_h
14 : : #define DGTransport_h
15 : :
16 : : #include <vector>
17 : : #include <array>
18 : : #include <limits>
19 : : #include <cmath>
20 : : #include <unordered_set>
21 : : #include <map>
22 : :
23 : : #include "Macro.hpp"
24 : : #include "Exception.hpp"
25 : : #include "Vector.hpp"
26 : : #include "UnsMesh.hpp"
27 : : #include "Integrate/Basis.hpp"
28 : : #include "Integrate/Quadrature.hpp"
29 : : #include "Integrate/Initialize.hpp"
30 : : #include "Integrate/Mass.hpp"
31 : : #include "Integrate/Surface.hpp"
32 : : #include "Integrate/Boundary.hpp"
33 : : #include "Integrate/Volume.hpp"
34 : : #include "Riemann/Upwind.hpp"
35 : : #include "Reconstruction.hpp"
36 : : #include "Limiter.hpp"
37 : : #include "PrefIndicator.hpp"
38 : : #include "EoS/EOS.hpp"
39 : : #include "FunctionPrototypes.hpp"
40 : : #include "ConfigureTransport.hpp"
41 : :
42 : : namespace inciter {
43 : :
44 : : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
45 : :
46 : : namespace dg {
47 : :
48 : : //! \brief Transport equation used polymorphically with tk::DGPDE
49 : : //! \details The template argument(s) specify policies and are used to configure
50 : : //! the behavior of the class. The policies are:
51 : : //! - Physics - physics configuration, see PDE/Transport/Physics.h
52 : : //! - Problem - problem configuration, see PDE/Transport/Problem.h
53 : : //! \note The default physics is DGAdvection, set in
54 : : //! inciter::deck::check_transport()
55 : : template< class Physics, class Problem >
56 [ - - ][ + - ]: 296 : class Transport {
[ + - ][ + - ]
[ - - ]
57 : :
58 : : private:
59 : : using eq = tag::transport;
60 : :
61 : : public:
62 : : //! Constructor
63 : 148 : explicit Transport() :
64 : : m_physics( Physics() ),
65 : : m_problem( Problem() ),
66 [ + - ]: 148 : m_ncomp( g_inputdeck.get< tag::ncomp >() )
67 : : {
68 : : // associate boundary condition configurations with state functions, the
69 : : // order in which the state functions listed matters, see ctr::bc::Keys
70 [ + - ][ + - ]: 1924 : brigand::for_each< ctr::bclist::Keys >( ConfigBC( m_bc,
[ + - ][ + + ]
[ + - ][ + + ]
[ + - ][ + - ]
[ - - ][ - - ]
[ - - ][ - - ]
71 : : // BC State functions
72 : : { dirichlet
73 : : , invalidBC // Symmetry BC not implemented
74 : : , outlet
75 : : , invalidBC // Characteristic BC not implemented
76 : : , extrapolate
77 : : , invalidBC }, // No slip wall BC not implemented
78 : : // BC Gradient functions
79 : : { noOpGrad
80 : : , noOpGrad
81 : : , noOpGrad
82 : : , noOpGrad
83 : : , noOpGrad
84 : : , noOpGrad }
85 : : ) );
86 : :
87 : : // Inlet BC has a different structure than above BCs, so it must be
88 : : // handled differently than with ConfigBC
89 [ + - ][ + - ]: 296 : ConfigInletBC(m_bc, inlet, noOpGrad);
[ - - ]
90 : :
91 [ - - ]: 0 : m_problem.errchk( m_ncomp );
92 : 148 : }
93 : :
94 : : //! Find the number of primitive quantities required for this PDE system
95 : : //! \return The number of primitive quantities required to be stored for
96 : : //! this PDE system
97 : : std::size_t nprim() const
98 : : {
99 : : // transport does not need/store any primitive quantities currently
100 : : return 0;
101 : : }
102 : :
103 : : //! Find the number of materials set up for this PDE system
104 : : //! \return The number of materials set up for this PDE system
105 : : std::size_t nmat() const
106 : : {
107 : : return m_ncomp;
108 : : }
109 : :
110 : : //! Assign number of DOFs per equation in the PDE system
111 : : //! \param[in,out] numEqDof Array storing number of Dofs for each PDE
112 : : //! equation
113 : : void numEquationDofs(std::vector< std::size_t >& numEqDof) const
114 : : {
115 : : // all equation-dofs initialized to ndofs
116 [ - - ][ + + ]: 1060 : for (std::size_t i=0; i<m_ncomp; ++i) {
[ + + ][ + + ]
[ - - ]
117 : 530 : numEqDof.push_back(g_inputdeck.get< tag::ndof >());
118 : : }
119 : : }
120 : :
121 : : //! Find how 'stiff equations', which we currently
122 : : //! have none for Transport
123 : : //! \return number of stiff equations
124 : : std::size_t nstiffeq() const
125 : : { return 0; }
126 : :
127 : : //! Find how 'nonstiff equations', which we currently
128 : : //! don't use for Transport
129 : : //! \return number of non-stiff equations
130 : : std::size_t nnonstiffeq() const
131 : : { return 0; }
132 : :
133 : : //! Locate the stiff equations. Unused for transport.
134 : : //! \param[out] stiffEqIdx list
135 : : void setStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& stiffEqIdx ) const
136 : : {
137 : 0 : stiffEqIdx.resize(0);
138 : : }
139 : :
140 : : //! Locate the nonstiff equations. Unused for transport.
141 : : //! \param[out] nonStiffEqIdx list
142 : : void setNonStiffEqIdx( std::vector< std::size_t >& nonStiffEqIdx ) const
143 : : {
144 : 0 : nonStiffEqIdx.resize(0);
145 : : }
146 : :
147 : : //! Determine elements that lie inside the user-defined IC box
148 : : void IcBoxElems( const tk::Fields&,
149 : : std::size_t,
150 : : std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& ) const
151 : : {}
152 : :
153 : : //! Initalize the transport equations for DG
154 : : //! \param[in] L Element mass matrix
155 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
156 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
157 : : //! \param[in,out] unk Array of unknowns
158 : : //! \param[in] t Physical time
159 : : //! \param[in] nielem Number of internal elements
160 : : void
161 [ + - ]: 654 : initialize(
162 : : const tk::Fields& L,
163 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
164 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
165 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >& /*inbox*/,
166 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::set< std::size_t > >&,
167 : : tk::Fields& unk,
168 : : tk::real t,
169 : : const std::size_t nielem ) const
170 : : {
171 [ + - ]: 654 : tk::initialize( m_ncomp, m_mat_blk, L, inpoel, coord,
172 : : Problem::initialize, unk, t, nielem );
173 : 654 : }
174 : :
175 : : //! Compute density constraint for a given material
176 : : // //! \param[in] nelem Number of elements
177 : : // //! \param[in] unk Array of unknowns
178 : : //! \param[out] densityConstr Density Constraint: rho/(rho0*det(g))
179 : : void computeDensityConstr( std::size_t /*nelem*/,
180 : : tk::Fields& /*unk*/,
181 : : std::vector< tk::real >& densityConstr) const
182 : : {
183 : 993 : densityConstr.resize(0);
184 : : }
185 : :
186 : : //! Compute the left hand side mass matrix
187 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
188 : : //! \param[in,out] l Block diagonal mass matrix
189 : : void lhs( const tk::Fields& geoElem, tk::Fields& l ) const {
190 : 654 : const auto ndof = g_inputdeck.get< tag::ndof >();
191 : 654 : tk::mass( m_ncomp, ndof, geoElem, l );
192 : : }
193 : :
194 : : //! Update the interface cells to first order dofs
195 : : //! \details This function resets the high-order terms in interface cells,
196 : : //! and is currently not used in transport.
197 : : void updateInterfaceCells( tk::Fields&,
198 : : std::size_t,
199 : : std::vector< std::size_t >&,
200 : : std::vector< std::size_t >& ) const {}
201 : :
202 : : //! Update the primitives for this PDE system
203 : : //! \details This function computes and stores the dofs for primitive
204 : : //! quantities, which are currently unused for transport.
205 : : void updatePrimitives( const tk::Fields&,
206 : : const tk::Fields&,
207 : : const tk::Fields&,
208 : : tk::Fields&,
209 : : std::size_t,
210 : : std::vector< std::size_t >& ) const {}
211 : :
212 : : //! Clean up the state of trace materials for this PDE system
213 : : //! \details This function cleans up the state of materials present in trace
214 : : //! quantities in each cell. This is currently unused for transport.
215 : : void cleanTraceMaterial( tk::real,
216 : : const tk::Fields&,
217 : : tk::Fields&,
218 : : tk::Fields&,
219 : : std::size_t ) const {}
220 : :
221 : : //! Reconstruct second-order solution from first-order
222 : : // //! \param[in] t Physical time
223 : : // //! \param[in] geoFace Face geometry array
224 : : // //! \param[in] geoElem Element geometry array
225 : : // //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
226 : : // //! \param[in] esup Elements-surrounding-nodes connectivity
227 : : // //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
228 : : // //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
229 : : // //! \param[in,out] U Solution vector at recent time step
230 : : // //! \param[in,out] P Primitive vector at recent time step
231 : 19125 : void reconstruct( tk::real,
232 : : const tk::Fields&,
233 : : const tk::Fields&,
234 : : const inciter::FaceData&,
235 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >&,
236 : : const std::vector< std::size_t >&,
237 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
238 : : tk::Fields&,
239 : : tk::Fields&,
240 : : const bool,
241 : : const std::vector< std::size_t >& ) const
242 : : {
243 : : // do reconstruction only if P0P1
244 [ + + ]: 19125 : if (g_inputdeck.get< tag::rdof >() == 4 &&
245 [ - + ]: 18750 : g_inputdeck.get< tag::ndof >() == 1)
246 [ - - ][ - - ]: 0 : Throw("P0P1 not supported for Transport.");
[ - - ][ - - ]
[ - - ][ - - ]
247 : 19125 : }
248 : :
249 : : //! Limit second-order solution
250 : : //! \param[in] t Physical time
251 : : //! \param[in] geoFace Face geometry array
252 : : //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
253 : : //! \param[in] esup Elements surrounding points
254 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
255 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
256 : : //! \param[in] ndofel Vector of local number of degrees of freedome
257 : : // //! \param[in] gid Local->global node id map
258 : : // //! \param[in] bid Local chare-boundary node ids (value) associated to
259 : : // //! global node ids (key)
260 : : // //! \param[in] uNodalExtrm Chare-boundary nodal extrema for conservative
261 : : // //! variables
262 : : //! \param[in,out] U Solution vector at recent time step
263 : 19125 : void limit( [[maybe_unused]] tk::real t,
264 : : [[maybe_unused]] const bool pref,
265 : : [[maybe_unused]] const tk::Fields& geoFace,
266 : : const tk::Fields&,
267 : : const inciter::FaceData& fd,
268 : : const std::map< std::size_t, std::vector< std::size_t > >& esup,
269 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
270 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
271 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
272 : : const std::vector< std::size_t >&,
273 : : const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >&,
274 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >&,
275 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >&,
276 : : const std::vector< std::vector<tk::real> >&,
277 : : tk::Fields& U,
278 : : tk::Fields&,
279 : : std::vector< std::size_t >& ) const
280 : : {
281 : 19125 : const auto limiter = g_inputdeck.get< tag::limiter >();
282 : :
283 [ + + ]: 19125 : if (limiter == ctr::LimiterType::WENOP1)
284 : 6000 : WENO_P1( fd.Esuel(), U );
285 [ + + ]: 13125 : else if (limiter == ctr::LimiterType::SUPERBEEP1)
286 : 12750 : Superbee_P1( fd.Esuel(), inpoel, ndofel, coord, U );
287 [ - + ]: 375 : else if (limiter == ctr::LimiterType::VERTEXBASEDP1)
288 : 0 : VertexBasedTransport_P1( esup, inpoel, ndofel, fd.Esuel().size()/4,
289 : : coord, U );
290 : 19125 : }
291 : :
292 : : //! Update the conservative variable solution for this PDE system
293 : : //! \details This function computes the updated dofs for conservative
294 : : //! quantities based on the limited solution and is currently not used in
295 : : //! transport.
296 : : void CPL( const tk::Fields&,
297 : : const tk::Fields&,
298 : : const std::vector< std::size_t >&,
299 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
300 : : tk::Fields&,
301 : : std::size_t ) const {}
302 : :
303 : : //! Return cell-average deformation gradient tensor (no-op for transport)
304 : : //! \details This function is a no-op in transport.
305 : : std::array< std::vector< tk::real >, 9 > cellAvgDeformGrad(
306 : : const tk::Fields&,
307 : : std::size_t ) const
308 : : {
309 : : return {};
310 : : }
311 : :
312 : : //! Reset the high order solution for p-adaptive scheme
313 : : //! \details This function reset the high order coefficient for p-adaptive
314 : : //! solution polynomials and is currently not used in transport.
315 : : void resetAdapSol( const inciter::FaceData&,
316 : : tk::Fields&,
317 : : tk::Fields&,
318 : : const std::vector< std::size_t >& ) const {}
319 : :
320 : : //! Compute right hand side
321 : : //! \param[in] t Physical time
322 : : //! \param[in] pref Indicator for p-adaptive algorithm
323 : : //! \param[in] geoFace Face geometry array
324 : : //! \param[in] geoElem Element geometry array
325 : : //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
326 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
327 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
328 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
329 : : //! \param[in] P Primitive vector at recent time step
330 : : //! \param[in] ndofel Vector of local number of degrees of freedom
331 : : //! \param[in] dt Delta time
332 : : //! \param[in,out] R Right-hand side vector computed
333 : 44280 : void rhs( tk::real t,
334 : : const bool pref,
335 : : const tk::Fields& geoFace,
336 : : const tk::Fields& geoElem,
337 : : const inciter::FaceData& fd,
338 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
339 : : const std::vector< std::unordered_set< std::size_t > >&,
340 : : const tk::UnsMesh::Coords& coord,
341 : : const tk::Fields& U,
342 : : const tk::Fields& P,
343 : : const std::vector< std::size_t >& ndofel,
344 : : const tk::real dt,
345 : : tk::Fields& R ) const
346 : : {
347 : 44280 : const auto ndof = g_inputdeck.get< tag::ndof >();
348 : 44280 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
349 : 44280 : const auto intsharp = g_inputdeck.get< tag::transport,
350 : : tag::intsharp >();
351 : :
352 : : Assert( U.nunk() == P.nunk(), "Number of unknowns in solution "
353 : : "vector and primitive vector at recent time step incorrect" );
354 : : Assert( U.nunk() == R.nunk(), "Number of unknowns in solution "
355 : : "vector and right-hand side at recent time step incorrect" );
356 : : Assert( U.nprop() == rdof*m_ncomp, "Number of components in solution "
357 : : "vector must equal "+ std::to_string(rdof*m_ncomp) );
358 : : Assert( P.nprop() == 0, "Number of components in primitive "
359 : : "vector must equal "+ std::to_string(0) );
360 : : Assert( R.nprop() == ndof*m_ncomp, "Number of components in right-hand "
361 : : "side vector must equal "+ std::to_string(ndof*m_ncomp) );
362 : : Assert( fd.Inpofa().size()/3 == fd.Esuf().size()/2,
363 : : "Mismatch in inpofa size" );
364 : :
365 : : // set rhs to zero
366 : : R.fill(0.0);
367 : :
368 : : // empty vector for non-conservative terms. This vector is unused for
369 : : // linear transport since, there are no non-conservative terms in the
370 : : // system of PDEs.
371 : 44280 : std::vector< std::vector < tk::real > > riemannDeriv;
372 : :
373 : : // compute internal surface flux integrals
374 [ + - ][ + - ]: 44280 : std::vector< std::size_t > solidx(1, 0);
375 [ + - ][ + - ]: 88560 : tk::surfInt( pref, m_ncomp, m_mat_blk, t, ndof, rdof,
[ - - ]
376 : : inpoel, solidx, coord, fd, geoFace, geoElem, Upwind::flux,
377 : : Problem::prescribedVelocity, U, P, ndofel, dt, R,
378 : : riemannDeriv, intsharp );
379 : :
380 [ + + ]: 44280 : if(ndof > 1)
381 : : // compute volume integrals
382 [ + - ][ + - ]: 57375 : tk::volInt( m_ncomp, t, m_mat_blk, ndof, rdof,
[ - - ]
383 [ + - ]: 19125 : fd.Esuel().size()/4, inpoel, coord, geoElem, flux,
384 : : Problem::prescribedVelocity, U, P, ndofel, R, intsharp );
385 : :
386 : : // compute boundary surface flux integrals
387 [ + + ]: 324840 : for (const auto& b : m_bc)
388 [ + - ][ + - ]: 841680 : tk::bndSurfInt( pref, m_ncomp, m_mat_blk, ndof, rdof,
[ - - ][ - - ]
389 : : std::get<0>(b), fd, geoFace, geoElem, inpoel, coord, t, Upwind::flux,
390 : : Problem::prescribedVelocity, std::get<1>(b), U, P, ndofel, R,
391 : : riemannDeriv, intsharp );
392 : 44280 : }
393 : :
394 : : //! Evaluate the adaptive indicator and mark the ndof for each element
395 : : //! \param[in] nunk Number of unknowns
396 : : //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
397 : : //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
398 : : //! \param[in] fd Face connectivity and boundary conditions object
399 : : //! \param[in] unk Array of unknowns
400 : : //! \param[in] prim Array of primitive quantities
401 : : //! \param[in] indicator p-refinement indicator type
402 : : //! \param[in] ndof Number of degrees of freedom in the solution
403 : : //! \param[in] ndofmax Max number of degrees of freedom for p-refinement
404 : : //! \param[in] tolref Tolerance for p-refinement
405 : : //! \param[in,out] ndofel Vector of local number of degrees of freedome
406 [ - - ]: 0 : void eval_ndof( std::size_t nunk,
407 : : [[maybe_unused]] const tk::UnsMesh::Coords& coord,
408 : : [[maybe_unused]] const std::vector< std::size_t >& inpoel,
409 : : const inciter::FaceData& fd,
410 : : const tk::Fields& unk,
411 : : [[maybe_unused]] const tk::Fields& prim,
412 : : inciter::ctr::PrefIndicatorType indicator,
413 : : std::size_t ndof,
414 : : std::size_t ndofmax,
415 : : tk::real tolref,
416 : : std::vector< std::size_t >& ndofel ) const
417 : : {
418 : : const auto& esuel = fd.Esuel();
419 : :
420 [ - - ]: 0 : if(indicator == inciter::ctr::PrefIndicatorType::SPECTRAL_DECAY)
421 : 0 : spectral_decay( 1, nunk, esuel, unk, ndof, ndofmax, tolref, ndofel );
422 : : else
423 [ - - ][ - - ]: 0 : Throw( "No such adaptive indicator type" );
[ - - ][ - - ]
[ - - ][ - - ]
424 : 0 : }
425 : :
426 : : //! Compute the minimum time step size
427 : : // //! \param[in] U Solution vector at recent time step
428 : : // //! \param[in] coord Mesh node coordinates
429 : : // //! \param[in] inpoel Mesh element connectivity
430 : : //! \return Minimum time step size
431 : : tk::real dt( const std::array< std::vector< tk::real >, 3 >& /*coord*/,
432 : : const std::vector< std::size_t >& /*inpoel*/,
433 : : const inciter::FaceData& /*fd*/,
434 : : const tk::Fields& /*geoFace*/,
435 : : const tk::Fields& /*geoElem*/,
436 : : const std::vector< std::size_t >& /*ndofel*/,
437 : : const tk::Fields& /*U*/,
438 : : const tk::Fields&,
439 : : const std::size_t /*nielem*/ ) const
440 : : {
441 : : tk::real mindt = std::numeric_limits< tk::real >::max();
442 : : return mindt;
443 : : }
444 : :
445 : : //! Compute stiff terms for a single element, not implemented here
446 : : // //! \param[in] e Element number
447 : : // //! \param[in] geoElem Element geometry array
448 : : // //! \param[in] inpoel Element-node connectivity
449 : : // //! \param[in] coord Array of nodal coordinates
450 : : // //! \param[in] U Solution vector at recent time step
451 : : // //! \param[in] P Primitive vector at recent time step
452 : : // //! \param[in] ndofel Vector of local number of degrees of freedom
453 : : // //! \param[in,out] R Right-hand side vector computed
454 : : void stiff_rhs( std::size_t /*e*/,
455 : : const tk::Fields& /*geoElem*/,
456 : : const std::vector< std::size_t >& /*inpoel*/,
457 : : const tk::UnsMesh::Coords& /*coord*/,
458 : : const tk::Fields& /*U*/,
459 : : const tk::Fields& /*P*/,
460 : : const std::vector< std::size_t >& /*ndofel*/,
461 : : tk::Fields& /*R*/ ) const
462 : : {}
463 : :
464 : : //! Return a map that associates user-specified strings to functions
465 : : //! \return Map that associates user-specified strings to functions that
466 : : //! compute relevant quantities to be output to file
467 [ + - ]: 1986 : std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutVarFn() const {
468 : : std::map< std::string, tk::GetVarFn > OutFnMap;
469 [ + - ][ + - ]: 1986 : OutFnMap["material_indicator"] = transport::matIndicatorOutVar;
470 : :
471 : 1986 : return OutFnMap;
472 : : }
473 : :
474 : : //! Return analytic field names to be output to file
475 : : //! \return Vector of strings labelling analytic fields output in file
476 : 917 : std::vector< std::string > analyticFieldNames() const {
477 : : std::vector< std::string > n;
478 : 917 : auto depvar = g_inputdeck.get< tag::depvar >()[0];
479 [ + + ]: 1834 : for (ncomp_t c=0; c<m_ncomp; ++c)
480 [ + - ][ + - ]: 1834 : n.push_back( depvar + std::to_string(c) + "_analytic" );
[ - + ][ - + ]
[ - - ][ - - ]
481 : 917 : return n;
482 : : }
483 : :
484 : : //! Return surface field output going to file
485 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
486 : : surfOutput( const std::map< int, std::vector< std::size_t > >&,
487 : : tk::Fields& ) const
488 : : {
489 : : std::vector< std::vector< tk::real > > s; // punt for now
490 : : return s;
491 : : }
492 : :
493 : : //! Return time history field names to be output to file
494 : : //! \return Vector of strings labelling time history fields output in file
495 : : std::vector< std::string > histNames() const {
496 : : std::vector< std::string > s; // punt for now
497 : : return s;
498 : : }
499 : :
500 : : //! Return names of integral variables to be output to diagnostics file
501 : : //! \return Vector of strings labelling integral variables output
502 [ + - ]: 38 : std::vector< std::string > names() const {
503 : : std::vector< std::string > n;
504 : : const auto& depvar =
505 : : g_inputdeck.get< tag::depvar >().at(0);
506 : : // construct the name of the numerical solution for all components
507 [ + + ]: 76 : for (ncomp_t c=0; c<m_ncomp; ++c)
508 [ + - ][ - + ]: 76 : n.push_back( depvar + std::to_string(c) );
[ - - ]
509 : 38 : return n;
510 : : }
511 : :
512 : : //! Return analytic solution (if defined by Problem) at xi, yi, zi, t
513 : : //! \param[in] xi X-coordinate at which to evaluate the analytic solution
514 : : //! \param[in] yi Y-coordinate at which to evaluate the analytic solution
515 : : //! \param[in] zi Z-coordinate at which to evaluate the analytic solution
516 : : //! \param[in] t Physical time at which to evaluate the analytic solution
517 : : //! \return Vector of analytic solution at given spatial location and time
518 : : std::vector< tk::real >
519 : : analyticSolution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const
520 : 839522 : { return Problem::analyticSolution( m_ncomp, m_mat_blk, xi, yi,
521 : : zi, t ); }
522 : :
523 : : //! Return analytic solution for conserved variables
524 : : //! \param[in] xi X-coordinate at which to evaluate the analytic solution
525 : : //! \param[in] yi Y-coordinate at which to evaluate the analytic solution
526 : : //! \param[in] zi Z-coordinate at which to evaluate the analytic solution
527 : : //! \param[in] t Physical time at which to evaluate the analytic solution
528 : : //! \return Vector of analytic solution at given location and time
529 : : std::vector< tk::real >
530 : : solution( tk::real xi, tk::real yi, tk::real zi, tk::real t ) const
531 : 2211605 : { return Problem::initialize( m_ncomp, m_mat_blk, xi, yi, zi, t ); }
532 : :
533 : : //! Return time history field output evaluated at time history points
534 : : //! \param[in] h History point data
535 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
536 : : histOutput( const std::vector< HistData >& h,
537 : : const std::vector< std::size_t >&,
538 : : const tk::UnsMesh::Coords&,
539 : : const tk::Fields&,
540 : : const tk::Fields& ) const
541 : : {
542 : 0 : std::vector< std::vector< tk::real > > Up(h.size()); //punt for now
543 : : return Up;
544 : : }
545 : :
546 : : //! Return cell-averaged total component mass per unit volume for an element
547 : : //! \param[in] e Element id for which total energy is required
548 : : //! \param[in] unk Vector of conserved quantities
549 : : //! \return Cell-averaged total component mass per unit volume for given
550 : : //! element. Since transport does not have an associated total energy,
551 : : //! return total mass.
552 : : tk::real sp_totalenergy(std::size_t e, const tk::Fields& unk) const
553 : : {
554 : 1315427 : const auto rdof = g_inputdeck.get< tag::rdof >();
555 : :
556 : : tk::real sp_m(0.0);
557 [ - - ][ + + ]: 2630854 : for (std::size_t c=0; c<m_ncomp; ++c) {
[ + + ][ + + ]
[ - - ]
558 : 1315427 : sp_m += unk(e,c*rdof);
559 : : }
560 : : return sp_m;
561 : : }
562 : :
563 : : private:
564 : : const Physics m_physics; //!< Physics policy
565 : : const Problem m_problem; //!< Problem policy
566 : : const ncomp_t m_ncomp; //!< Number of components in this PDE
567 : : //! BC configuration
568 : : BCStateFn m_bc;
569 : : //! \brief EOS material block - This PDE does not require an EOS block,
570 : : //! thus this variable has not been intialized.
571 : : std::vector< EOS > m_mat_blk;
572 : :
573 : : //! Evaluate physical flux function for this PDE system
574 : : //! \param[in] ncomp Number of scalar components in this PDE system
575 : : //! \param[in] ugp Numerical solution at the Gauss point at which to
576 : : //! evaluate the flux
577 : : //! \param[in] v Prescribed velocity evaluated at the Gauss point at which
578 : : //! to evaluate the flux
579 : : //! \return Flux vectors for all components in this PDE system
580 : : //! \note The function signature must follow tk::FluxFn
581 : : static tk::FluxFn::result_type
582 : 19672200 : flux( ncomp_t ncomp,
583 : : const std::vector< EOS >&,
584 : : const std::vector< tk::real >& ugp,
585 : : const std::vector< std::array< tk::real, 3 > >& v )
586 : :
587 : : {
588 : : Assert( ugp.size() == ncomp, "Size mismatch" );
589 : : Assert( v.size() == ncomp, "Size mismatch" );
590 : :
591 : 19672200 : std::vector< std::array< tk::real, 3 > > fl( ugp.size() );
592 : :
593 [ + + ]: 39344400 : for (ncomp_t c=0; c<ncomp; ++c)
594 : 19672200 : fl[c] = {{ v[c][0] * ugp[c], v[c][1] * ugp[c], v[c][2] * ugp[c] }};
595 : :
596 : 19672200 : return fl;
597 : : }
598 : :
599 : : //! \brief Boundary state function providing the left and right state of a
600 : : //! face at extrapolation boundaries
601 : : //! \param[in] ul Left (domain-internal) state
602 : : //! \return Left and right states for all scalar components in this PDE
603 : : //! system
604 : : //! \note The function signature must follow tk::StateFn
605 : : static tk::StateFn::result_type
606 : 8834220 : extrapolate( ncomp_t, const std::vector< EOS >&,
607 : : const std::vector< tk::real >& ul, tk::real, tk::real,
608 : : tk::real, tk::real, const std::array< tk::real, 3 >& )
609 : : {
610 : 8834220 : return {{ ul, ul }};
611 : : }
612 : :
613 : : //! \brief Boundary state function providing the left and right state of a
614 : : //! face at extrapolation boundaries
615 : : //! \param[in] ul Left (domain-internal) state
616 : : //! \return Left and right states for all scalar components in this PDE
617 : : //! system
618 : : //! \note The function signature must follow tk::StateFn
619 : : static tk::StateFn::result_type
620 : 163200 : inlet( ncomp_t, const std::vector< EOS >&,
621 : : const std::vector< tk::real >& ul, tk::real, tk::real, tk::real,
622 : : tk::real, const std::array< tk::real, 3 >& )
623 : : {
624 : 163200 : auto ur = ul;
625 : : std::fill( begin(ur), end(ur), 0.0 );
626 [ + - ]: 163200 : return {{ ul, std::move(ur) }};
627 : : }
628 : :
629 : : //! \brief Boundary state function providing the left and right state of a
630 : : //! face at outlet boundaries
631 : : //! \param[in] ul Left (domain-internal) state
632 : : //! \return Left and right states for all scalar components in this PDE
633 : : //! system
634 : : //! \note The function signature must follow tk::StateFn
635 : : static tk::StateFn::result_type
636 : 715200 : outlet( ncomp_t, const std::vector< EOS >&,
637 : : const std::vector< tk::real >& ul, tk::real, tk::real, tk::real,
638 : : tk::real, const std::array< tk::real, 3 >& )
639 : : {
640 : 715200 : return {{ ul, ul }};
641 : : }
642 : :
643 : : //! \brief Boundary state function providing the left and right state of a
644 : : //! face at Dirichlet boundaries
645 : : //! \param[in] ncomp Number of scalar components in this PDE system
646 : : //! \param[in] ul Left (domain-internal) state
647 : : //! \param[in] x X-coordinate at which to compute the states
648 : : //! \param[in] y Y-coordinate at which to compute the states
649 : : //! \param[in] z Z-coordinate at which to compute the states
650 : : //! \param[in] t Physical time
651 : : //! \return Left and right states for all scalar components in this PDE
652 : : //! system
653 : : //! \note The function signature must follow tk::StateFn
654 : : static tk::StateFn::result_type
655 : 972540 : dirichlet( ncomp_t ncomp,
656 : : const std::vector< EOS >& mat_blk,
657 : : const std::vector< tk::real >& ul, tk::real x, tk::real y,
658 : : tk::real z, tk::real t, const std::array< tk::real, 3 >& )
659 : : {
660 : 972540 : return {{ ul, Problem::initialize( ncomp, mat_blk, x, y, z, t ) }};
661 : : }
662 : :
663 : : //----------------------------------------------------------------------------
664 : : // Boundary Gradient functions
665 : : //----------------------------------------------------------------------------
666 : :
667 : : //! \brief Boundary gradient function copying the left gradient to the right
668 : : //! gradient at a face
669 : : //! \param[in] dul Left (domain-internal) state
670 : : //! \return Left and right states for all scalar components in this PDE
671 : : //! system
672 : : //! \note The function signature must follow tk::StateFn.
673 : : static tk::StateFn::result_type
674 : 0 : noOpGrad( ncomp_t,
675 : : const std::vector< EOS >&,
676 : : const std::vector< tk::real >& dul,
677 : : tk::real, tk::real, tk::real, tk::real,
678 : : const std::array< tk::real, 3 >& )
679 : : {
680 : 0 : return {{ dul, dul }};
681 : : }
682 : : };
683 : :
684 : : } // dg::
685 : : } // inciter::
686 : :
687 : : #endif // DGTransport_h
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