Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : // *****************************************************************************
       2                 :            : /*!
       3                 :            :   \file      src/PDE/MultiMat/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/MultiMat/MultiMat.h. See PDE/MultiMat/Problem.h
      11                 :            :     for general requirements on Problem policy classes for MultiMat.
      12                 :            : */
      13                 :            : // *****************************************************************************
      14                 :            : 
      15                 :            : #include <limits>
      16                 :            : 
      17                 :            : #include "UserDefined.hpp"
      18                 :            : #include "Inciter/InputDeck/InputDeck.hpp"
      19                 :            : #include "FieldOutput.hpp"
      20                 :            : #include "EoS/EoS.hpp"
      21                 :            : #include "MultiMat/MultiMatIndexing.hpp"
      22                 :            : 
      23                 :            : namespace inciter {
      24                 :            : 
      25                 :            : extern ctr::InputDeck g_inputdeck;
      26                 :            : 
      27                 :            : } // ::inciter
      28                 :            : 
      29                 :            : using inciter::MultiMatProblemUserDefined;
      30                 :            : 
      31                 :            : tk::InitializeFn::result_type
      32                 :          0 : MultiMatProblemUserDefined::initialize( ncomp_t system,
      33                 :            :                                         ncomp_t ncomp,
      34                 :            :                                         tk::real,
      35                 :            :                                         tk::real,
      36                 :            :                                         tk::real,
      37                 :            :                                         tk::real )
      38                 :            : // *****************************************************************************
      39                 :            : //! Set initial conditions
      40                 :            : //! \param[in] system Equation system index, i.e., which multi-material
      41                 :            : //!   flow equation system we operate on among the systems of PDEs
      42                 :            : //! \param[in] ncomp Number of scalar components in this PDE system
      43                 :            : //! \return Values of all components
      44                 :            : //! \note The function signature must follow tk::InitializeFn
      45                 :            : // *****************************************************************************
      46                 :            : {
      47         [ -  - ]:          0 :   tk::InitializeFn::result_type s( ncomp, 0.0 );
      48                 :            : 
      49                 :            :   auto nmat =
      50                 :          0 :     g_inputdeck.get< tag::param, eq, tag::nmat >()[system];
      51                 :            : 
      52                 :            :   // Set background ICs
      53                 :          0 :   const auto& ic = g_inputdeck.get< tag::param, eq, tag::ic >();
      54                 :          0 :   const auto& bgmatid = ic.get< tag::materialid >();
      55                 :          0 :   const auto& bgvelic = ic.get< tag::velocity >();
      56                 :          0 :   const auto& bgpreic = ic.get< tag::pressure >();
      57                 :          0 :   const auto& bgtempic = ic.get< tag::temperature >();
      58                 :            : 
      59 [ -  - ][ -  - ]:          0 :   Assert( bgtempic.size() > system, "No background temperature IC" );
         [ -  - ][ -  - ]
      60 [ -  - ][ -  - ]:          0 :   Assert( bgpreic.size() > 3*system, "No background pressure IC" );
         [ -  - ][ -  - ]
      61                 :            : 
      62                 :          0 :   auto alphamin = 1.0e-12;
      63                 :            : 
      64                 :            :   // initialize background material states
      65         [ -  - ]:          0 :   for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
      66 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     if (k == bgmatid.at(system).at(0)-1) {
                 [ -  - ]
      67                 :          0 :       s[volfracIdx(nmat,k)] = 1.0 - (static_cast< tk::real >(nmat-1))*alphamin;
      68                 :            :     }
      69                 :            :     else {
      70                 :          0 :       s[volfracIdx(nmat,k)] = alphamin;
      71                 :            :     }
      72                 :            :   }
      73                 :            : 
      74                 :          0 :   tk::real u = bgvelic[system][0];
      75                 :          0 :   tk::real v = bgvelic[system][1];
      76                 :          0 :   tk::real w = bgvelic[system][2];
      77                 :            : 
      78                 :          0 :   auto rb = 0.0;
      79         [ -  - ]:          0 :   for (std::size_t k=0; k<nmat; ++k) {
      80                 :            :     // density
      81         [ -  - ]:          0 :     auto rhok = eos_density< eq >(system, bgpreic[system][0],
      82                 :          0 :       bgtempic[system][0], k);
      83                 :            :     // partial density
      84                 :          0 :     s[densityIdx(nmat,k)] = s[volfracIdx(nmat,k)] * rhok;
      85                 :            :     // total specific energy
      86                 :          0 :     s[energyIdx(nmat,k)] = s[volfracIdx(nmat,k)] *
      87         [ -  - ]:          0 :       eos_totalenergy< eq >(system, rhok, u, v, w, bgpreic[system][0], k);
      88                 :            :     // bulk density
      89                 :          0 :     rb += s[densityIdx(nmat,k)];
      90                 :            :   }
      91                 :            : 
      92                 :            :   // bulk momentum
      93                 :          0 :   s[momentumIdx(nmat,0)] = rb * u;
      94                 :          0 :   s[momentumIdx(nmat,1)] = rb * v;
      95                 :          0 :   s[momentumIdx(nmat,2)] = rb * w;
      96                 :            : 
      97 [ -  - ][ -  - ]:          0 :   if (bgpreic[system].empty() || bgtempic[system].empty())
                 [ -  - ]
      98 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     Throw("User must specify background pressure and temperature in IC.");
                 [ -  - ]
      99                 :            : 
     100                 :          0 :   return s;
     101                 :            : }
     102                 :            : 
     103                 :            : std::vector< std::string >
     104                 :          0 : MultiMatProblemUserDefined::names( ncomp_t )
     105                 :            : // *****************************************************************************
     106                 :            : //  Return names of integral variables to be output to diagnostics file
     107                 :            : //! \return Vector of strings labelling integral variables output
     108                 :            : // *****************************************************************************
     109                 :            : {
     110 [ -  - ][ -  - ]:          0 :   return { "r", "ru", "rv", "rw", "re" };
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     111                 :            : }