Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/Riemann/Rusanov.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 Rusanov Riemann flux function
9 : : \details This file implements the Rusanov Riemann solver, specific to ALECG.
10 : : */
11 : : // *****************************************************************************
12 : : #ifndef Rusanov_h
13 : : #define Rusanov_h
14 : :
15 : : #include <vector>
16 : :
17 : : #include "Types.hpp"
18 : : #include "Fields.hpp"
19 : : #include "Tags.hpp"
20 : : #include "FunctionPrototypes.hpp"
21 : : #include "Inciter/Options/Flux.hpp"
22 : : #include "EoS/EoS.hpp"
23 : :
24 : : namespace inciter {
25 : :
26 : : //! Rusanov approximate Riemann solver
27 : : //! \details This class can be used polymorphically with inciter::RiemannSolver
28 : : struct Rusanov {
29 : :
30 : : using real = tk::real;
31 : :
32 : : //! Rusanov approximate Riemann solver flux function
33 : : //! \param[in] system Equation system index
34 : : //! \param[in] nx X component of the surface normal
35 : : //! \param[in] ny Y component of the surface normal
36 : : //! \param[in] nz Z component of the surface normal
37 : : //! \param[in] mx X component of the weighted surface normal on chare
38 : : //! boundary, weighted by the number of contributions to the edge
39 : : //! \param[in] my Y component of the weighted surface normal on chare
40 : : //! boundary, weighted by the number of contributions to the edge
41 : : //! \param[in] mz Z component of the weighted surface normal on chare
42 : : //! boundary, weighted by the number of contributions to the edge
43 : : //! \param[in] rL Left density
44 : : //! \param[in] ruL Left X momentum
45 : : //! \param[in] rvL Left Y momentum
46 : : //! \param[in] rwL Left Z momentum
47 : : //! \param[in] reL Left total specific energy
48 : : //! \param[in] rR Right density
49 : : //! \param[in] ruR Right X momentum
50 : : //! \param[in] rvR Right Y momentum
51 : : //! \param[in] rwR Right Z momentum
52 : : //! \param[in] reR Right total specific energy
53 : : //! \param[in] w1L Left X mesh velocity
54 : : //! \param[in] w2L Left Y mesh velocity
55 : : //! \param[in] w3L Left Z mesh velocity
56 : : //! \param[in] w1R Right X mesh velocity
57 : : //! \param[in] w2R Right Y mesh velocity
58 : : //! \param[in] w3R Right Z mesh velocity
59 : : //! \param[in] pL Left pressure
60 : : //! \param[in] pR Right pressure
61 : : //! \param[in,out] fr Riemann solution for density according to Rusanov
62 : : //! \param[in,out] fru Riemann solution for X momenutm according to Rusanov
63 : : //! \param[in,out] frv Riemann solution for Y momenutm according to Rusanov
64 : : //! \param[in,out] frw Riemann solution for Z momenutm according to Rusanov
65 : : //! \param[in,out] fre Riemann solution for specific total energy according
66 : : //! to Rusanov
67 : : #pragma omp declare simd
68 : : static void
69 : 19371723 : flux( std::size_t system,
70 : : real nx, real ny, real nz,
71 : : real mx, real my, real mz,
72 : : real rL, real ruL, real rvL, real rwL, real reL,
73 : : real rR, real ruR, real rvR, real rwR, real reR,
74 : : real w1L, real w2L, real w3L, real w1R, real w2R, real w3R,
75 : : real pL, real pR,
76 : : real& fr, real& fru, real& frv, real& frw, real& fre )
77 : : {
78 : 19371723 : auto ul = ruL/rL - w1L;
79 : 19371723 : auto vl = rvL/rL - w2L;
80 : 19371723 : auto wl = rwL/rL - w3L;
81 : :
82 : 19371723 : auto ur = ruR/rR - w1R;
83 : 19371723 : auto vr = rvR/rR - w2R;
84 : 19371723 : auto wr = rwR/rR - w3R;
85 : :
86 : 19371723 : auto al = eos_soundspeed< tag::compflow >( system, rL, pL );
87 : 19371723 : auto ar = eos_soundspeed< tag::compflow >( system, rR, pR );
88 : :
89 : : // dissipation
90 : : real len = tk::length( {mx,my,mz} );
91 : 19371723 : real vml = ul*mx + vl*my + wl*mz;
92 [ + + ]: 19371723 : real vmr = ur*mx + vr*my + wr*mz;
93 : 19371723 : auto sl = std::abs(vml) + al*len;
94 [ + + ]: 19371723 : auto sr = std::abs(vmr) + ar*len;
95 : 19371723 : auto smax = std::max( sl, sr );
96 : :
97 : : // face-normal velocities
98 : 19371723 : real vnl = ul*nx + vl*ny + wl*nz;
99 : 19371723 : real vnr = ur*nx + vr*ny + wr*nz;
100 : :
101 : : // numerical fluxes
102 : 19371723 : fr = 0.5*(rL*vnl + rR*vnr - smax*(rR - rL));
103 : 19371723 : fru = 0.5*(ruL*vnl + pL*nx + ruR*vnr + pR*nx - smax*(ruR - ruL));
104 : 19371723 : frv = 0.5*(rvL*vnl + pL*ny + rvR*vnr + pR*ny - smax*(rvR - rvL));
105 : 19371723 : frw = 0.5*(rwL*vnl + pL*nz + rwR*vnr + pR*nz - smax*(rwR - rwL));
106 : 19371723 : fre = 0.5*(reL*vnl + reR*vnr
107 : 19371723 : + pL*(ruL*nx + rvL*ny + rwL*nz)/rL
108 : 19371723 : + pR*(ruR*nx + rvR*ny + rwR*nz)/rR
109 : 19371723 : - smax*(reR - reL));
110 : 19371723 : }
111 : :
112 : : //! Flux type accessor
113 : : //! \return Flux type
114 : : static ctr::FluxType type() noexcept { return ctr::FluxType::Rusanov; }
115 : : };
116 : :
117 : : } // inciter::
118 : :
119 : : #endif // Rusanov_h
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