Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/CompFlow/Problem/FieldOutput.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 Field outputs for single-material equation solver
9 : : \details This file defines functions for field quantites to be output to
10 : : files for compressible single-material equations.
11 : : */
12 : : // *****************************************************************************
13 : :
14 : : #include "FieldOutput.hpp"
15 : : #include "EoS/EoS.hpp"
16 : : #include "ContainerUtil.hpp"
17 : : #include "History.hpp"
18 : :
19 : : namespace inciter {
20 : :
21 : 0 : std::vector< std::string > CompFlowFieldNames()
22 : : // *****************************************************************************
23 : : // Return field names to be output to file
24 : : //! \return Vector of strings labelling fields output in file
25 : : // *****************************************************************************
26 : : {
27 : 0 : std::vector< std::string > n;
28 : :
29 [ - - ][ - - ]: 0 : n.push_back( "density_numerical" );
30 [ - - ][ - - ]: 0 : n.push_back( "x-velocity_numerical" );
31 [ - - ][ - - ]: 0 : n.push_back( "y-velocity_numerical" );
32 [ - - ][ - - ]: 0 : n.push_back( "z-velocity_numerical" );
33 [ - - ][ - - ]: 0 : n.push_back( "specific_total_energy_numerical" );
34 [ - - ][ - - ]: 0 : n.push_back( "pressure_numerical" );
35 : :
36 : 0 : return n;
37 : : }
38 : :
39 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
40 : 0 : CompFlowFieldOutput( ncomp_t system,
41 : : ncomp_t offset,
42 : : std::size_t nunk,
43 : : std::size_t rdof,
44 : : const tk::Fields& U )
45 : : // *****************************************************************************
46 : : // Return field output going to file
47 : : //! \param[in] system Equation system index, i.e., which compressible
48 : : //! flow equation system we operate on among the systems of PDEs
49 : : //! \param[in] offset System offset specifying the position of the system of
50 : : //! PDEs among other systems
51 : : //! \param[in] nunk Number of unknowns to extract
52 : : //! \param[in] rdof Number of reconstructed degrees of freedom. This is used as
53 : : //! the number of scalar components to shift when extracting scalar
54 : : //! components.
55 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
56 : : //! \return Vector of vectors to be output to file
57 : : // *****************************************************************************
58 : : {
59 : 0 : std::vector< std::vector< tk::real > > out;
60 [ - - ]: 0 : const auto r = U.extract( 0*rdof, offset );
61 [ - - ]: 0 : const auto ru = U.extract( 1*rdof, offset );
62 [ - - ]: 0 : const auto rv = U.extract( 2*rdof, offset );
63 [ - - ]: 0 : const auto rw = U.extract( 3*rdof, offset );
64 [ - - ]: 0 : const auto re = U.extract( 4*rdof, offset );
65 : :
66 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( r.size() >= nunk, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
67 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( ru.size() >= nunk, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
68 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( rv.size() >= nunk, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
69 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( rw.size() >= nunk, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
70 [ - - ][ - - ]: 0 : Assert( re.size() >= nunk, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
71 : :
72 [ - - ]: 0 : out.push_back( r );
73 : :
74 [ - - ]: 0 : std::vector< tk::real > u = ru;
75 [ - - ]: 0 : for (std::size_t i=0; i<nunk; ++i) u[i] /= r[i];
76 [ - - ]: 0 : out.push_back( u );
77 : :
78 [ - - ]: 0 : std::vector< tk::real > v = rv;
79 [ - - ]: 0 : for (std::size_t i=0; i<nunk; ++i) v[i] /= r[i];
80 [ - - ]: 0 : out.push_back( v );
81 : :
82 [ - - ]: 0 : std::vector< tk::real > w = rw;
83 [ - - ]: 0 : for (std::size_t i=0; i<nunk; ++i) w[i] /= r[i];
84 [ - - ]: 0 : out.push_back( w );
85 : :
86 [ - - ]: 0 : std::vector< tk::real > E = re;
87 [ - - ]: 0 : for (std::size_t i=0; i<nunk; ++i) E[i] /= r[i];
88 [ - - ]: 0 : out.push_back( E );
89 : :
90 [ - - ]: 0 : std::vector< tk::real > P( nunk, 0.0 );
91 [ - - ]: 0 : for (std::size_t i=0; i<nunk; ++i) {
92 : 0 : P[i] = eos_pressure< tag::compflow >
93 [ - - ]: 0 : ( system, r[i], u[i], v[i], w[i], r[i]*E[i] );
94 : : }
95 [ - - ]: 0 : out.push_back( P );
96 : :
97 : 0 : return out;
98 : : }
99 : :
100 : 2440 : std::vector< std::string > CompFlowSurfNames()
101 : : // *****************************************************************************
102 : : // Return surface field names to be output to file
103 : : //! \note Every surface will output these fields.
104 : : //! \return Vector of strings labelling surface fields output in file
105 : : // *****************************************************************************
106 : : {
107 : 2440 : std::vector< std::string > n;
108 : :
109 [ + - ][ + - ]: 2440 : n.push_back( "density_numerical" );
110 [ + - ][ + - ]: 2440 : n.push_back( "x-velocity_numerical" );
111 [ + - ][ + - ]: 2440 : n.push_back( "y-velocity_numerical" );
112 [ + - ][ + - ]: 2440 : n.push_back( "z-velocity_numerical" );
113 [ + - ][ + - ]: 2440 : n.push_back( "specific_total_energy_numerical" );
114 [ + - ][ + - ]: 2440 : n.push_back( "pressure_numerical" );
115 : :
116 : 2440 : return n;
117 : : }
118 : :
119 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
120 : 2440 : CompFlowSurfOutput( ncomp_t system,
121 : : const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bnd,
122 : : const tk::Fields& U )
123 : : // *****************************************************************************
124 : : // Return surface field output going to file
125 : : //! \param[in] system Equation system index, i.e., which compressible
126 : : //! flow equation system we operate on among the systems of PDEs
127 : : //! \param[in] bnd Boundary node/elem lists mapped to side set ids
128 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
129 : : //! \return Vector of vectors of solution along side sets to be output to file
130 : : // *****************************************************************************
131 : : {
132 : 2440 : std::vector< std::vector< tk::real > > out;
133 : :
134 : : // extract field output along side sets requested
135 [ + - ][ + + ]: 2588 : for (auto s : g_inputdeck.outsets()) {
136 : : // get node list for side set requested
137 [ + - ]: 148 : auto b = bnd.find(s);
138 [ + + ]: 148 : if (b == end(bnd)) continue;
139 : 94 : const auto& nodes = b->second;
140 [ + - ]: 188 : std::vector< tk::real > surfaceSol( nodes.size() );
141 : 94 : auto i = out.size();
142 [ + - ]: 94 : out.insert( end(out), 6, surfaceSol );
143 : 94 : std::size_t j = 0;
144 [ + + ]: 6462 : for (auto n : nodes) {
145 [ + - ]: 6368 : const auto u = U.extract( n );
146 [ - + ][ - - ]: 6368 : Assert( u.size() == 5, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
147 : 6368 : out[i+0][j] = u[0];
148 : 6368 : out[i+1][j] = u[1]/u[0];
149 : 6368 : out[i+2][j] = u[2]/u[0];
150 : 6368 : out[i+3][j] = u[3]/u[0];
151 : 6368 : out[i+4][j] = u[4]/u[0];
152 : 6368 : out[i+5][j] = eos_pressure< tag::compflow >
153 [ + - ]: 6368 : ( system, u[0], u[1]/u[0], u[2]/u[0], u[3]/u[0], u[4] );
154 : 6368 : ++j;
155 : : }
156 : : }
157 : :
158 : 2440 : return out;
159 : : }
160 : :
161 : 28 : std::vector< std::string > CompFlowHistNames()
162 : : // *****************************************************************************
163 : : // Return time history field names to be output to file
164 : : //! \note Every time history point will output these fields.
165 : : //! \return Vector of strings labelling time history fields output in file
166 : : // *****************************************************************************
167 : : {
168 : 28 : std::vector< std::string > n;
169 : :
170 [ + - ][ + - ]: 28 : n.push_back( "density" );
171 [ + - ][ + - ]: 28 : n.push_back( "x-velocity" );
172 [ + - ][ + - ]: 28 : n.push_back( "y-velocity" );
173 [ + - ][ + - ]: 28 : n.push_back( "z-velocity" );
174 [ + - ][ + - ]: 28 : n.push_back( "energy" );
175 [ + - ][ + - ]: 28 : n.push_back( "pressure" );
176 : :
177 : 28 : return n;
178 : : }
179 : :
180 : : std::vector< std::vector< tk::real > >
181 : 898 : CompFlowHistOutput( ncomp_t system,
182 : : const std::vector< HistData >& h,
183 : : const std::vector< std::size_t >& inpoel,
184 : : const tk::Fields& U )
185 : : // *****************************************************************************
186 : : // Return time history field output evaluated at time history points
187 : : //! \param[in] system Equation system index, i.e., which compressible
188 : : //! flow equation system we operate on among the systems of PDEs
189 : : //! \param[in] h History point data
190 : : //! \param[in] inpoel Mesh element connectivity
191 : : //! \param[in] U Solution vector at recent time step
192 : : //! \return Vector of vectors of solution variables evaluated in all history
193 : : //! points. Inner vector: variables, outer vector: points.
194 : : // *****************************************************************************
195 : : {
196 [ + - ]: 898 : std::vector< std::vector< tk::real > > out( h.size() );
197 : :
198 : 898 : std::size_t j = 0;
199 [ + + ]: 1338 : for (const auto& p : h) {
200 : 440 : auto e = p.get< tag::elem >(); // host element id
201 : 440 : const auto& n = p.get< tag::fn >(); // shapefunctions evaluated at point
202 [ + - ]: 440 : out[j].resize( 6, 0.0 );
203 [ + + ]: 2200 : for (std::size_t i=0; i<4; ++i) {
204 [ + - ]: 1760 : const auto u = U.extract( inpoel[e*4+i] );
205 [ - + ][ - - ]: 1760 : Assert( u.size() == 5, "Size mismatch" );
[ - - ][ - - ]
206 : 1760 : out[j][0] += n[i] * u[0];
207 : 1760 : out[j][1] += n[i] * u[1]/u[0];
208 : 1760 : out[j][2] += n[i] * u[2]/u[0];
209 : 1760 : out[j][3] += n[i] * u[3]/u[0];
210 : 1760 : out[j][4] += n[i] * u[4]/u[0];
211 : 3520 : out[j][5] += n[i] *
212 : : eos_pressure< tag::compflow >
213 [ + - ]: 1760 : ( system, u[0], u[1]/u[0], u[2]/u[0], u[3]/u[0], u[4] );
214 : : }
215 : 440 : ++j;
216 : : }
217 : :
218 : 898 : return out;
219 : : }
220 : :
221 : : } //inciter::
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