Completed 3D-seq and mpi refactoring in BasicSolver
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		@@ -22,6 +22,7 @@ SRC       = $(filter-out $(wildcard $(SRC_DIR)/*-*.c),$(wildcard $(SRC_DIR)/*.c)
 | 
				
			|||||||
ASM       = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.s, $(SRC))
 | 
					ASM       = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.s, $(SRC))
 | 
				
			||||||
OBJ       = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.o, $(SRC))
 | 
					OBJ       = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.o, $(SRC))
 | 
				
			||||||
OBJ      += $(BUILD_DIR)/vtkWriter-$(VTK_OUTPUT_FMT).o
 | 
					OBJ      += $(BUILD_DIR)/vtkWriter-$(VTK_OUTPUT_FMT).o
 | 
				
			||||||
 | 
					OBJ      += $(BUILD_DIR)/solver-$(SOLVER).o
 | 
				
			||||||
SOURCES   = $(SRC) $(wildcard $(SRC_DIR)/*.h)
 | 
					SOURCES   = $(SRC) $(wildcard $(SRC_DIR)/*.h)
 | 
				
			||||||
ifeq ($(VTK_OUTPUT_FMT),mpi)
 | 
					ifeq ($(VTK_OUTPUT_FMT),mpi)
 | 
				
			||||||
DEFINES  += -D_VTK_WRITER_MPI
 | 
					DEFINES  += -D_VTK_WRITER_MPI
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -38,15 +38,22 @@ kmax          50	   # number of interior cells in z-direction
 | 
				
			|||||||
# Time Data:
 | 
					# Time Data:
 | 
				
			||||||
# ---------
 | 
					# ---------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
te       100.0   # final time
 | 
					te       60.0   # final time
 | 
				
			||||||
dt       0.02    # time stepsize
 | 
					dt       0.02    # time stepsize
 | 
				
			||||||
tau      0.5     # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
					tau      0.5     # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					# Multigrid data:
 | 
				
			||||||
 | 
					# ---------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					levels        3         # Multigrid levels
 | 
				
			||||||
 | 
					presmooth     5         # Pre-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					postsmooth    5         # Post-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
# Pressure Iteration Data:
 | 
					# Pressure Iteration Data:
 | 
				
			||||||
# -----------------------
 | 
					# -----------------------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
itermax       500       # maximal number of pressure iteration in one time step
 | 
					itermax       500       # maximal number of pressure iteration in one time step
 | 
				
			||||||
eps           0.0001   # stopping tolerance for pressure iteration
 | 
					eps           0.0001   # stopping tolerance for pressure iteration
 | 
				
			||||||
omg           1.3       # relaxation parameter for SOR iteration
 | 
					omg           1.7       # relaxation parameter for SOR iteration
 | 
				
			||||||
gamma         0.9       # upwind differencing factor gamma
 | 
					gamma         0.9       # upwind differencing factor gamma
 | 
				
			||||||
#===============================================================================
 | 
					#===============================================================================
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -1,7 +1,9 @@
 | 
				
			|||||||
# Supported: GCC, CLANG, ICC
 | 
					# Supported: GCC, CLANG, ICC
 | 
				
			||||||
TAG ?= CLANG
 | 
					TAG ?= ICC
 | 
				
			||||||
ENABLE_MPI ?= true
 | 
					ENABLE_MPI ?= true
 | 
				
			||||||
ENABLE_OPENMP ?= false
 | 
					ENABLE_OPENMP ?= false
 | 
				
			||||||
 | 
					# Supported: rb, mg
 | 
				
			||||||
 | 
					SOLVER ?= mg
 | 
				
			||||||
# Supported: seq, mpi
 | 
					# Supported: seq, mpi
 | 
				
			||||||
VTK_OUTPUT_FMT ?= seq
 | 
					VTK_OUTPUT_FMT ?= seq
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -42,6 +42,13 @@ te       10.0		# final time
 | 
				
			|||||||
dt       0.02	    # time stepsize
 | 
					dt       0.02	    # time stepsize
 | 
				
			||||||
tau      0.5		# safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
					tau      0.5		# safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					# Multigrid data:
 | 
				
			||||||
 | 
					# ---------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					levels        3         # Multigrid levels
 | 
				
			||||||
 | 
					presmooth     10         # Pre-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					postsmooth    5         # Post-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
# Pressure Iteration Data:
 | 
					# Pressure Iteration Data:
 | 
				
			||||||
# -----------------------
 | 
					# -----------------------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -336,7 +336,6 @@ void commCollectResult(Comm* c,
 | 
				
			|||||||
    int imaxLocal = c->imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = c->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = c->jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = c->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = c->kmaxLocal;
 | 
					    int kmaxLocal = c->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
#if defined(_MPI)
 | 
					#if defined(_MPI)
 | 
				
			||||||
    int offset[c->size * NDIMS];
 | 
					    int offset[c->size * NDIMS];
 | 
				
			||||||
    int imaxLocalAll[c->size];
 | 
					    int imaxLocalAll[c->size];
 | 
				
			||||||
@@ -562,9 +561,9 @@ void commPartition(Comm* c, int kmax, int jmax, int imax)
 | 
				
			|||||||
    MPI_Cart_shift(c->comm, KCORD, 1, &c->neighbours[FRONT], &c->neighbours[BACK]);
 | 
					    MPI_Cart_shift(c->comm, KCORD, 1, &c->neighbours[FRONT], &c->neighbours[BACK]);
 | 
				
			||||||
    MPI_Cart_get(c->comm, NCORDS, c->dims, periods, c->coords);
 | 
					    MPI_Cart_get(c->comm, NCORDS, c->dims, periods, c->coords);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    c->imaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[ICORD], imax);
 | 
					    c->imaxLocal = sizeOfRank(c->coords[IDIM], dims[ICORD], imax);
 | 
				
			||||||
    c->jmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[JCORD], jmax);
 | 
					    c->jmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[JDIM], dims[JCORD], jmax);
 | 
				
			||||||
    c->kmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[KCORD], kmax);
 | 
					    c->kmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[KDIM], dims[KCORD], kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // setup buffer types for communication
 | 
					    // setup buffer types for communication
 | 
				
			||||||
    setupCommunication(c, LEFT, BULK);
 | 
					    setupCommunication(c, LEFT, BULK);
 | 
				
			||||||
@@ -597,3 +596,44 @@ void commFinalize(Comm* c)
 | 
				
			|||||||
    MPI_Finalize();
 | 
					    MPI_Finalize();
 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void commUpdateDatatypes(
 | 
				
			||||||
 | 
					    Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal, int kmaxLocal)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					#if defined _MPI
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int result = MPI_Comm_dup(oldcomm->comm, &newcomm->comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (result == MPI_ERR_COMM) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        printf("\nNull communicator. Duplication failed !!\n");
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    newcomm->kmaxLocal = kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, LEFT, BULK);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, LEFT, HALO);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, RIGHT, BULK);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, RIGHT, HALO);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, BOTTOM, BULK);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, BOTTOM, HALO);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, TOP, BULK);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, TOP, HALO);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, FRONT, BULK);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, FRONT, HALO);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, BACK, BULK);
 | 
				
			||||||
 | 
					    setupCommunication(newcomm, BACK, HALO);
 | 
				
			||||||
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
 | 
					    newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    newcomm->kmaxLocal = kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void commFreeCommunicator(Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef _MPI
 | 
				
			||||||
 | 
					    MPI_Comm_free(&comm->comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
@@ -23,6 +23,7 @@ typedef enum dimension { KDIM = 0, JDIM, IDIM, NDIMS } Dimension;
 | 
				
			|||||||
enum layer { HALO = 0, BULK };
 | 
					enum layer { HALO = 0, BULK };
 | 
				
			||||||
enum op { MAX = 0, SUM };
 | 
					enum op { MAX = 0, SUM };
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
typedef struct {
 | 
					typedef struct {
 | 
				
			||||||
    int rank;
 | 
					    int rank;
 | 
				
			||||||
    int size;
 | 
					    int size;
 | 
				
			||||||
@@ -45,6 +46,9 @@ extern void commShift(Comm* c, double* f, double* g, double* h);
 | 
				
			|||||||
extern void commReduction(double* v, int op);
 | 
					extern void commReduction(double* v, int op);
 | 
				
			||||||
extern int commIsBoundary(Comm* c, Direction direction);
 | 
					extern int commIsBoundary(Comm* c, Direction direction);
 | 
				
			||||||
extern void commGetOffsets(Comm* c, int offsets[], int kmax, int jmax, int imax);
 | 
					extern void commGetOffsets(Comm* c, int offsets[], int kmax, int jmax, int imax);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void commFreeCommunicator(Comm* comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void commUpdateDatatypes(
 | 
				
			||||||
 | 
					    Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal, int kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
extern void commCollectResult(Comm* c,
 | 
					extern void commCollectResult(Comm* c,
 | 
				
			||||||
    double* ug,
 | 
					    double* ug,
 | 
				
			||||||
    double* vg,
 | 
					    double* vg,
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -7,13 +7,11 @@
 | 
				
			|||||||
#include <float.h>
 | 
					#include <float.h>
 | 
				
			||||||
#include <math.h>
 | 
					#include <math.h>
 | 
				
			||||||
#include <stdio.h>
 | 
					#include <stdio.h>
 | 
				
			||||||
#include <stdlib.h>
 | 
					 | 
				
			||||||
#include <string.h>
 | 
					#include <string.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#include "allocate.h"
 | 
					#include "allocate.h"
 | 
				
			||||||
#include "comm.h"
 | 
					#include "discretization.h"
 | 
				
			||||||
#include "parameter.h"
 | 
					#include "parameter.h"
 | 
				
			||||||
#include "solver.h"
 | 
					 | 
				
			||||||
#include "util.h"
 | 
					#include "util.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#define P(i, j, k)                                                                       \
 | 
					#define P(i, j, k)                                                                       \
 | 
				
			||||||
@@ -33,7 +31,7 @@
 | 
				
			|||||||
#define RHS(i, j, k)                                                                     \
 | 
					#define RHS(i, j, k)                                                                     \
 | 
				
			||||||
    rhs[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
					    rhs[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
static void printConfig(Solver* s)
 | 
					static void printConfig(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s->comm)) {
 | 
					    if (commIsMaster(&s->comm)) {
 | 
				
			||||||
        printf("Parameters for #%s#\n", s->problem);
 | 
					        printf("Parameters for #%s#\n", s->problem);
 | 
				
			||||||
@@ -72,7 +70,7 @@ static void printConfig(Solver* s)
 | 
				
			|||||||
    commPrintConfig(&s->comm);
 | 
					    commPrintConfig(&s->comm);
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void initSolver(Solver* s, Parameter* params)
 | 
					void initDiscretization(Discretization* s, Parameter* params)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    s->problem  = params->name;
 | 
					    s->problem  = params->name;
 | 
				
			||||||
    s->bcLeft   = params->bcLeft;
 | 
					    s->bcLeft   = params->bcLeft;
 | 
				
			||||||
@@ -142,226 +140,7 @@ void initSolver(Solver* s, Parameter* params)
 | 
				
			|||||||
#endif /* VERBOSE */
 | 
					#endif /* VERBOSE */
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void computeRHS(Solver* s)
 | 
					void setBoundaryConditions(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idx = 1.0 / s->grid.dx;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idy = 1.0 / s->grid.dy;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idz = 1.0 / s->grid.dz;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idt = 1.0 / s->dt;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* rhs = s->rhs;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* f   = s->f;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* g   = s->g;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* h   = s->h;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    commShift(&s->comm, f, g, h);
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                RHS(i, j, k) = ((F(i, j, k) - F(i - 1, j, k)) * idx +
 | 
					 | 
				
			||||||
                                   (G(i, j, k) - G(i, j - 1, k)) * idy +
 | 
					 | 
				
			||||||
                                   (H(i, j, k) - H(i, j, k - 1)) * idz) *
 | 
					 | 
				
			||||||
                               idt;
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
}
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
void solve(Solver* s)
 | 
					 | 
				
			||||||
{
 | 
					 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    int imax = s->grid.imax;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int jmax = s->grid.jmax;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int kmax = s->grid.kmax;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    double eps  = s->eps;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int itermax = s->itermax;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dx2  = s->grid.dx * s->grid.dx;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dy2  = s->grid.dy * s->grid.dy;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dz2  = s->grid.dz * s->grid.dz;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idx2 = 1.0 / dx2;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idy2 = 1.0 / dy2;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double idz2 = 1.0 / dz2;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
 | 
					 | 
				
			||||||
                    (dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* p    = s->p;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* rhs  = s->rhs;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double epssq = eps * eps;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int it       = 0;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double res   = 1.0;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int pass, ksw, jsw, isw;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    while ((res >= epssq) && (it < itermax)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        ksw = 1;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            jsw = ksw;
 | 
					 | 
				
			||||||
            commExchange(&s->comm, p);
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                isw = jsw;
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
                        double r =
 | 
					 | 
				
			||||||
                            RHS(i, j, k) -
 | 
					 | 
				
			||||||
                            ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
 | 
					 | 
				
			||||||
                                   (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
 | 
					 | 
				
			||||||
                                       idy2 +
 | 
					 | 
				
			||||||
                                   (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
 | 
					 | 
				
			||||||
                                       idz2);
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(i, j, k) -= (factor * r);
 | 
					 | 
				
			||||||
                    res += (r * r);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
                    isw = 3 - isw;
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
                jsw = 3 - jsw;
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
            ksw = 3 - ksw;
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsBoundary(&s->comm, FRONT)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsBoundary(&s->comm, BACK)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsBoundary(&s->comm, BOTTOM)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsBoundary(&s->comm, TOP)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(0, j, k) = P(1, j, k);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsBoundary(&s->comm, RIGHT)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                    P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
 | 
					 | 
				
			||||||
                }
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
        commReduction(&res, SUM);
 | 
					 | 
				
			||||||
        res = res / (double)(imax * jmax * kmax);
 | 
					 | 
				
			||||||
#ifdef DEBUG
 | 
					 | 
				
			||||||
        if (commIsMaster(&s->comm)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					 | 
				
			||||||
        commExchange(&s->comm, p);
 | 
					 | 
				
			||||||
        it++;
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
#ifdef VERBOSE
 | 
					 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s->comm)) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        printf("Solver took %d iterations to reach %f\n", it, sqrt(res));
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					 | 
				
			||||||
}
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
static double maxElement(Solver* s, double* m)
 | 
					 | 
				
			||||||
{
 | 
					 | 
				
			||||||
    int size = (s->comm.imaxLocal + 2) * (s->comm.jmaxLocal + 2) *
 | 
					 | 
				
			||||||
               (s->comm.kmaxLocal + 2);
 | 
					 | 
				
			||||||
    double maxval = DBL_MIN;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    for (int i = 0; i < size; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        maxval = MAX(maxval, fabs(m[i]));
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
    commReduction(&maxval, MAX);
 | 
					 | 
				
			||||||
    return maxval;
 | 
					 | 
				
			||||||
}
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
void normalizePressure(Solver* s)
 | 
					 | 
				
			||||||
{
 | 
					 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    double* p   = s->p;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double avgP = 0.0;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                avgP += P(i, j, k);
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
    commReduction(&avgP, SUM);
 | 
					 | 
				
			||||||
    avgP /= (s->grid.imax * s->grid.jmax * s->grid.kmax);
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
					 | 
				
			||||||
                P(i, j, k) = P(i, j, k) - avgP;
 | 
					 | 
				
			||||||
            }
 | 
					 | 
				
			||||||
        }
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
}
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
void computeTimestep(Solver* s)
 | 
					 | 
				
			||||||
{
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dt = s->dtBound;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dx = s->grid.dx;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dy = s->grid.dy;
 | 
					 | 
				
			||||||
    double dz = s->grid.dz;
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    double umax = maxElement(s, s->u);
 | 
					 | 
				
			||||||
    double vmax = maxElement(s, s->v);
 | 
					 | 
				
			||||||
    double wmax = maxElement(s, s->w);
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    if (umax > 0) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        dt = (dt > dx / umax) ? dx / umax : dt;
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
    if (vmax > 0) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        dt = (dt > dy / vmax) ? dy / vmax : dt;
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
    if (wmax > 0) {
 | 
					 | 
				
			||||||
        dt = (dt > dz / wmax) ? dz / wmax : dt;
 | 
					 | 
				
			||||||
    }
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    s->dt = dt * s->tau;
 | 
					 | 
				
			||||||
}
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
void setBoundaryConditions(Solver* s)
 | 
					 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
@@ -576,7 +355,37 @@ void setBoundaryConditions(Solver* s)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void setSpecialBoundaryCondition(Solver* s)
 | 
					void computeRHS(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idx = 1.0 / s->grid.dx;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idy = 1.0 / s->grid.dy;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idz = 1.0 / s->grid.dz;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idt = 1.0 / s->dt;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* rhs = s->rhs;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* f   = s->f;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* g   = s->g;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* h   = s->h;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    commShift(&s->comm, f, g, h);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                RHS(i, j, k) = ((F(i, j, k) - F(i - 1, j, k)) * idx +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                   (G(i, j, k) - G(i, j - 1, k)) * idy +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                   (H(i, j, k) - H(i, j, k - 1)) * idz) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                               idt;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void setSpecialBoundaryCondition(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
@@ -603,7 +412,74 @@ void setSpecialBoundaryCondition(Solver* s)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void computeFG(Solver* s)
 | 
					static double maxElement(Discretization* s, double* m)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    int size = (s->comm.imaxLocal + 2) * (s->comm.jmaxLocal + 2) *
 | 
				
			||||||
 | 
					               (s->comm.kmaxLocal + 2);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double maxval = DBL_MIN;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < size; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        maxval = MAX(maxval, fabs(m[i]));
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    commReduction(&maxval, MAX);
 | 
				
			||||||
 | 
					    return maxval;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void normalizePressure(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* p   = s->p;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double avgP = 0.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                avgP += P(i, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    commReduction(&avgP, SUM);
 | 
				
			||||||
 | 
					    avgP /= (s->grid.imax * s->grid.jmax * s->grid.kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, j, k) = P(i, j, k) - avgP;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void computeTimestep(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dt = s->dtBound;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dx = s->grid.dx;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dy = s->grid.dy;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dz = s->grid.dz;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double umax = maxElement(s, s->u);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double vmax = maxElement(s, s->v);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double wmax = maxElement(s, s->w);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (umax > 0) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        dt = (dt > dx / umax) ? dx / umax : dt;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (vmax > 0) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        dt = (dt > dy / vmax) ? dy / vmax : dt;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (wmax > 0) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        dt = (dt > dz / wmax) ? dz / wmax : dt;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->dt = dt * s->tau;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void computeFG(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
@@ -823,7 +699,7 @@ void computeFG(Solver* s)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void adaptUV(Solver* s)
 | 
					void adaptUV(Discretization* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
							
								
								
									
										44
									
								
								BasicSolver/3D-mpi/src/discretization.h
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										44
									
								
								BasicSolver/3D-mpi/src/discretization.h
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							@@ -0,0 +1,44 @@
 | 
				
			|||||||
 | 
					/*
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Copyright (C)  NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
 | 
				
			||||||
 | 
					 * All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Use of this source code is governed by a MIT style
 | 
				
			||||||
 | 
					 * license that can be found in the LICENSE file.
 | 
				
			||||||
 | 
					 */
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifndef __DISCRETIZATION_H_
 | 
				
			||||||
 | 
					#define __DISCRETIZATION_H_
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "grid.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "parameter.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "comm.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					enum BC { NOSLIP = 1, SLIP, OUTFLOW, PERIODIC };
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					typedef struct {
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* geometry and grid information */
 | 
				
			||||||
 | 
					    Grid grid;
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* arrays */
 | 
				
			||||||
 | 
					    double *p, *rhs;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double *f, *g, *h;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double *u, *v, *w;
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* parameters */
 | 
				
			||||||
 | 
					    double eps, omega;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double re, tau, gamma;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double gx, gy, gz;
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* time stepping */
 | 
				
			||||||
 | 
					    int itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dt, te;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dtBound;
 | 
				
			||||||
 | 
					    char* problem;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
				
			||||||
 | 
					    Comm comm;
 | 
				
			||||||
 | 
					} Discretization;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void initDiscretization(Discretization*, Parameter*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void computeRHS(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void normalizePressure(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void computeTimestep(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void setBoundaryConditions(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void setSpecialBoundaryCondition(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void computeFG(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					extern void adaptUV(Discretization*);
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
@@ -9,7 +9,7 @@
 | 
				
			|||||||
#include <unistd.h>
 | 
					#include <unistd.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#include "allocate.h"
 | 
					#include "allocate.h"
 | 
				
			||||||
#include "comm.h"
 | 
					#include "discretization.h"
 | 
				
			||||||
#include "parameter.h"
 | 
					#include "parameter.h"
 | 
				
			||||||
#include "progress.h"
 | 
					#include "progress.h"
 | 
				
			||||||
#include "solver.h"
 | 
					#include "solver.h"
 | 
				
			||||||
@@ -21,8 +21,9 @@ int main(int argc, char** argv)
 | 
				
			|||||||
    double timeStart, timeStop;
 | 
					    double timeStart, timeStop;
 | 
				
			||||||
    Parameter p;
 | 
					    Parameter p;
 | 
				
			||||||
    Solver s;
 | 
					    Solver s;
 | 
				
			||||||
 | 
					    Discretization d;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    commInit(&s.comm, argc, argv);
 | 
					    commInit(&d.comm, argc, argv);
 | 
				
			||||||
    initParameter(&p);
 | 
					    initParameter(&p);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    if (argc != 2) {
 | 
					    if (argc != 2) {
 | 
				
			||||||
@@ -31,33 +32,40 @@ int main(int argc, char** argv)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    readParameter(&p, argv[1]);
 | 
					    readParameter(&p, argv[1]);
 | 
				
			||||||
    commPartition(&s.comm, p.kmax, p.jmax, p.imax);
 | 
					    commPartition(&d.comm, p.kmax, p.jmax, p.imax);
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s.comm)) {
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsMaster(&d.comm)) {
 | 
				
			||||||
        printParameter(&p);
 | 
					        printParameter(&p);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
    initSolver(&s, &p);
 | 
					    initDiscretization(&d, &p);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    initSolver(&s, &d, &p);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#ifndef VERBOSE
 | 
					#ifndef VERBOSE
 | 
				
			||||||
    initProgress(s.te);
 | 
					    initProgress(d.te);
 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    double tau = s.tau;
 | 
					    double tau = d.tau;
 | 
				
			||||||
    double te  = s.te;
 | 
					    double te  = d.te;
 | 
				
			||||||
    double t   = 0.0;
 | 
					    double t   = 0.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int nt     = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    timeStart = getTimeStamp();
 | 
					    timeStart = getTimeStamp();
 | 
				
			||||||
    while (t <= te) {
 | 
					    while (t <= te) {
 | 
				
			||||||
        if (tau > 0.0) computeTimestep(&s);
 | 
					        if (tau > 0.0) computeTimestep(&d);
 | 
				
			||||||
        setBoundaryConditions(&s);
 | 
					        setBoundaryConditions(&d);
 | 
				
			||||||
        setSpecialBoundaryCondition(&s);
 | 
					        setSpecialBoundaryCondition(&d);
 | 
				
			||||||
        computeFG(&s);
 | 
					        computeFG(&d);
 | 
				
			||||||
        computeRHS(&s);
 | 
					        computeRHS(&d);
 | 
				
			||||||
        solve(&s);
 | 
					        if (nt % 100 == 0) normalizePressure(&d);
 | 
				
			||||||
        adaptUV(&s);
 | 
					        solve(&s, d.p, d.rhs);
 | 
				
			||||||
        t += s.dt;
 | 
					        adaptUV(&d);
 | 
				
			||||||
 | 
					        t += d.dt;
 | 
				
			||||||
 | 
					        nt++;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#ifdef VERBOSE
 | 
					#ifdef VERBOSE
 | 
				
			||||||
        if (commIsMaster(&s.comm)) {
 | 
					        if (commIsMaster(s.comm)) {
 | 
				
			||||||
            printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, s.dt);
 | 
					            printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, d.dt);
 | 
				
			||||||
        }
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
#else
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
        printProgress(t);
 | 
					        printProgress(t);
 | 
				
			||||||
@@ -67,7 +75,7 @@ int main(int argc, char** argv)
 | 
				
			|||||||
#ifndef VERBOSE
 | 
					#ifndef VERBOSE
 | 
				
			||||||
    stopProgress();
 | 
					    stopProgress();
 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s.comm)) {
 | 
					    if (commIsMaster(s.comm)) {
 | 
				
			||||||
        printf("Solution took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
 | 
					        printf("Solution took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
@@ -75,14 +83,14 @@ int main(int argc, char** argv)
 | 
				
			|||||||
#ifdef _VTK_WRITER_MPI
 | 
					#ifdef _VTK_WRITER_MPI
 | 
				
			||||||
    VtkOptions opts = { .grid = s.grid, .comm = s.comm };
 | 
					    VtkOptions opts = { .grid = s.grid, .comm = s.comm };
 | 
				
			||||||
    vtkOpen(&opts, s.problem);
 | 
					    vtkOpen(&opts, s.problem);
 | 
				
			||||||
    vtkScalar(&opts, "pressure", s.p);
 | 
					    vtkScalar(&opts, "pressure", d.p);
 | 
				
			||||||
    vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { s.u, s.v, s.w });
 | 
					    vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { d.u, d.v, d.w });
 | 
				
			||||||
    vtkClose(&opts);
 | 
					    vtkClose(&opts);
 | 
				
			||||||
#else
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
    double *pg, *ug, *vg, *wg;
 | 
					    double *pg, *ug, *vg, *wg;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s.comm)) {
 | 
					    if (commIsMaster(s.comm)) {
 | 
				
			||||||
        size_t bytesize = s.grid.imax * s.grid.jmax * s.grid.kmax * sizeof(double);
 | 
					        size_t bytesize = s.grid->imax * s.grid->jmax * s.grid->kmax * sizeof(double);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
        pg = allocate(64, bytesize);
 | 
					        pg = allocate(64, bytesize);
 | 
				
			||||||
        ug = allocate(64, bytesize);
 | 
					        ug = allocate(64, bytesize);
 | 
				
			||||||
@@ -90,34 +98,35 @@ int main(int argc, char** argv)
 | 
				
			|||||||
        wg = allocate(64, bytesize);
 | 
					        wg = allocate(64, bytesize);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    commCollectResult(&s.comm,
 | 
					    commCollectResult(s.comm,
 | 
				
			||||||
        ug,
 | 
					        ug,
 | 
				
			||||||
        vg,
 | 
					        vg,
 | 
				
			||||||
        wg,
 | 
					        wg,
 | 
				
			||||||
        pg,
 | 
					        pg,
 | 
				
			||||||
        s.u,
 | 
					        d.u,
 | 
				
			||||||
        s.v,
 | 
					        d.v,
 | 
				
			||||||
        s.w,
 | 
					        d.w,
 | 
				
			||||||
        s.p,
 | 
					        d.p,
 | 
				
			||||||
        s.grid.kmax,
 | 
					        s.grid->kmax,
 | 
				
			||||||
        s.grid.jmax,
 | 
					        s.grid->jmax,
 | 
				
			||||||
        s.grid.imax);
 | 
					        s.grid->imax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s.comm)) {
 | 
					    if (commIsMaster(s.comm)) {
 | 
				
			||||||
        VtkOptions opts = { .grid = s.grid };
 | 
					        VtkOptions opts = { .grid = s.grid };
 | 
				
			||||||
        vtkOpen(&opts, s.problem);
 | 
					        vtkOpen(&opts, s.problem);
 | 
				
			||||||
        vtkScalar(&opts, "pressure", pg);
 | 
					        vtkScalar(&opts, "pressure", pg);
 | 
				
			||||||
        vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { ug, vg, wg });
 | 
					        vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { ug, vg, wg });
 | 
				
			||||||
        vtkClose(&opts);
 | 
					        vtkClose(&opts);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    timeStop = getTimeStamp();
 | 
					    timeStop = getTimeStamp();
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&s.comm)) {
 | 
					    if (commIsMaster(s.comm)) {
 | 
				
			||||||
        printf("Result output took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
 | 
					        printf("Result output took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    commFinalize(&s.comm);
 | 
					    commFinalize(s.comm);
 | 
				
			||||||
    return EXIT_SUCCESS;
 | 
					    return EXIT_SUCCESS;
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -26,6 +26,10 @@ void initParameter(Parameter* param)
 | 
				
			|||||||
    param->re          = 100.0;
 | 
					    param->re          = 100.0;
 | 
				
			||||||
    param->gamma       = 0.9;
 | 
					    param->gamma       = 0.9;
 | 
				
			||||||
    param->tau         = 0.5;
 | 
					    param->tau         = 0.5;
 | 
				
			||||||
 | 
					    param->levels     = 5;
 | 
				
			||||||
 | 
					    param->presmooth  = 5;
 | 
				
			||||||
 | 
					    param->postsmooth = 5;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
 | 
					void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
 | 
				
			|||||||
    char* name;
 | 
					    char* name;
 | 
				
			||||||
    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
					    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
				
			||||||
    double u_init, v_init, w_init, p_init;
 | 
					    double u_init, v_init, w_init, p_init;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int levels, presmooth, postsmooth;
 | 
				
			||||||
} Parameter;
 | 
					} Parameter;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void initParameter(Parameter*);
 | 
					void initParameter(Parameter*);
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
							
								
								
									
										401
									
								
								BasicSolver/3D-mpi/src/solver-mg.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										401
									
								
								BasicSolver/3D-mpi/src/solver-mg.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							@@ -0,0 +1,401 @@
 | 
				
			|||||||
 | 
					/*
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Copyright (C) NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
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					 * All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
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					 * Use of this source code is governed by a MIT style
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					 * license that can be found in the LICENSE file.
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					 */
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			||||||
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					#include <stdio.h>
 | 
				
			||||||
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					#include <stdlib.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					
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			||||||
 | 
					#include "allocate.h"
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			||||||
 | 
					#include "solver.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "util.h"
 | 
				
			||||||
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			||||||
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					#define FINEST_LEVEL   0
 | 
				
			||||||
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					#define COARSEST_LEVEL (s->levels - 1)
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			||||||
 | 
					#define S(i, j, k)                                                                       \
 | 
				
			||||||
 | 
					    s[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
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					#define E(i, j, k)                                                                       \
 | 
				
			||||||
 | 
					    e[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
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			||||||
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					#define R(i, j, k)                                                                       \
 | 
				
			||||||
 | 
					    r[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define OLD(i, j, k)                                                                     \
 | 
				
			||||||
 | 
					    old[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					
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			||||||
 | 
					static void restrictMG(Solver* s, int level, Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
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			||||||
 | 
					    double* r   = s->r[level + 1];
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* old = s->r[level];
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    commExchange(comm, old);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < comm->kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < comm->jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < comm->imaxLocal + 1; ++i) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                R(i, j, k) = (OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1, 2 * k) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j - 1, 2 * k) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1, 2 * k) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j, 2 * k) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j, 2 * k) * 8 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j, 2 * k) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1, 2 * k) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j + 1, 2 * k) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1, 2 * k) +
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1, 2 * k - 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j - 1, 2 * k - 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1, 2 * k - 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j, 2 * k - 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j, 2 * k - 1) * 4 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j, 2 * k - 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1, 2 * k - 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j + 1, 2 * k - 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1, 2 * k - 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1, 2 * k + 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j - 1, 2 * k + 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1, 2 * k + 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j, 2 * k + 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j, 2 * k + 1) * 4 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j, 2 * k + 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1, 2 * k + 1) +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i, 2 * j + 1, 2 * k + 1) * 2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                 OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1, 2 * k + 1)) /
 | 
				
			||||||
 | 
					                             64.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static void prolongate(Solver* s, int level, Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* old = s->r[level + 1];
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* e   = s->r[level];
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 2; k < kmaxLocal + 1; k += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 2; j < jmaxLocal + 1; j += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 2; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                E(i, j, k) = OLD(i / 2, j / 2, k / 2);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static void correct(Solver* s, double* p, int level, Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* e = s->e[level];
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; ++k) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; ++j) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; ++i) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, j, k) += E(i, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static void setBoundaryCondition(
 | 
				
			||||||
 | 
					    Solver* s, double* p, int imaxLocal, int jmaxLocal, int kmaxLocal)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef _MPI
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsBoundary(s->comm, FRONT)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsBoundary(s->comm, BACK)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsBoundary(s->comm, BOTTOM)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsBoundary(s->comm, TOP)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsBoundary(s->comm, LEFT)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(0, j, k) = P(1, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsBoundary(s->comm, RIGHT)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            P(i, j, 0)             = P(i, j, 1);
 | 
				
			||||||
 | 
					            P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            P(i, 0, k)             = P(i, 1, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            P(0, j, k)             = P(1, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static double smooth(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double eps    = s->eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int itermax   = s->itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dx2    = s->grid->dx * s->grid->dx;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dy2    = s->grid->dy * s->grid->dy;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dz2    = s->grid->dz * s->grid->dz;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idx2   = 1.0 / dx2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idy2   = 1.0 / dy2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idz2   = 1.0 / dz2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
 | 
				
			||||||
 | 
					                    (dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* r    = s->r[level];
 | 
				
			||||||
 | 
					    double epssq = eps * eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int it       = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int pass, ksw, jsw, isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double res = 1.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    ksw = 1;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        jsw = ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        commExchange(comm, p);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            isw = jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(i, j, k) -=
 | 
				
			||||||
 | 
					                        factor *
 | 
				
			||||||
 | 
					                        (RHS(i, j, k) -
 | 
				
			||||||
 | 
					                            ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                    idy2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                    idz2));
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					                isw = 3 - isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					            jsw = 3 - jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        ksw = 3 - ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static double calculateResidual(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double eps    = s->eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int itermax   = s->itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dx2    = s->grid->dx * s->grid->dx;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dy2    = s->grid->dy * s->grid->dy;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dz2    = s->grid->dz * s->grid->dz;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idx2   = 1.0 / dx2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idy2   = 1.0 / dy2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idz2   = 1.0 / dz2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
 | 
				
			||||||
 | 
					                    (dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* r    = s->r[level];
 | 
				
			||||||
 | 
					    double epssq = eps * eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int it       = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int pass, ksw, jsw, isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double res = 1.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    ksw = 1;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        jsw = ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        commExchange(comm, p);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            isw = jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                    R(i,
 | 
				
			||||||
 | 
					                        j,
 | 
				
			||||||
 | 
					                        k) = (RHS(i, j, k) -
 | 
				
			||||||
 | 
					                              ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                      idx2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                  (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                      idy2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                  (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                      idz2));
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                    res += (R(i, j, k) * R(i, j, k));
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					                isw = 3 - isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					            jsw = 3 - jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        ksw = 3 - ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    commReduction(&res, SUM);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    res = res / (double)(imaxLocal * jmaxLocal * kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef DEBUG
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsMaster(s->comm)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					    return res;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static double multiGrid(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double res = 0.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // coarsest level
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (level == COARSEST_LEVEL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int i = 0; i < 5; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            smooth(s, p, rhs, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        return res;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // pre-smoothing
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < s->presmooth; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        smooth(s, p, rhs, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (level == FINEST_LEVEL)
 | 
				
			||||||
 | 
					            setBoundaryCondition(s, p, imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    res = calculateResidual(s, p, rhs, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // restrict
 | 
				
			||||||
 | 
					    restrictMG(s, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    Comm newcomm;
 | 
				
			||||||
 | 
					    commUpdateDatatypes(s->comm,
 | 
				
			||||||
 | 
					        &newcomm,
 | 
				
			||||||
 | 
					        comm->imaxLocal / 2,
 | 
				
			||||||
 | 
					        comm->jmaxLocal / 2,
 | 
				
			||||||
 | 
					        comm->kmaxLocal / 2);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // MGSolver on residual and error.
 | 
				
			||||||
 | 
					    multiGrid(s, s->e[level + 1], s->r[level + 1], level + 1, &newcomm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    commFreeCommunicator(&newcomm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // prolongate
 | 
				
			||||||
 | 
					    prolongate(s, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // correct p on finer level using residual
 | 
				
			||||||
 | 
					    correct(s, p, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (level == FINEST_LEVEL)
 | 
				
			||||||
 | 
					        setBoundaryCondition(s, p, imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // post-smoothing
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < s->postsmooth; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        smooth(s, p, rhs, level, comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (level == FINEST_LEVEL)
 | 
				
			||||||
 | 
					            setBoundaryCondition(s, p, imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    return res;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void initSolver(Solver* s, Discretization* d, Parameter* p)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->eps        = p->eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->omega      = p->omg;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->itermax    = p->itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->levels     = p->levels;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->grid       = &d->grid;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->presmooth  = p->presmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->postsmooth = p->postsmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->comm       = &d->comm;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->problem    = p->name;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imax   = s->grid->imax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmax   = s->grid->jmax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmax   = s->grid->kmax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int levels = s->levels;
 | 
				
			||||||
 | 
					    printf("Using Multigrid solver with %d levels\n", levels);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->r = malloc(levels * sizeof(double*));
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->e = malloc(levels * sizeof(double*));
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    size_t size = (imax + 2) * (jmax + 2) * (kmax + 2);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int j = 0; j < levels; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        s->r[j] = allocate(64, size * sizeof(double));
 | 
				
			||||||
 | 
					        s->e[j] = allocate(64, size * sizeof(double));
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (size_t i = 0; i < size; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            s->r[j][i] = 0.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					            s->e[j][i] = 0.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void solve(Solver* s, double* p, double* rhs)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    double res = multiGrid(s, p, rhs, 0, s->comm);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef VERBOSE
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsMaster(s->comm)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        printf("Residuum: %.6f\n", res);
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
							
								
								
									
										173
									
								
								BasicSolver/3D-mpi/src/solver-rb.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										173
									
								
								BasicSolver/3D-mpi/src/solver-rb.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							@@ -0,0 +1,173 @@
 | 
				
			|||||||
 | 
					/*
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Copyright (C)  NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
 | 
				
			||||||
 | 
					 * All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Use of this source code is governed by a MIT style
 | 
				
			||||||
 | 
					 * license that can be found in the LICENSE file.
 | 
				
			||||||
 | 
					 */
 | 
				
			||||||
 | 
					#include <float.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					#include <math.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					#include <stdio.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					#include <stdlib.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					#include <string.h>
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "allocate.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "comm.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "parameter.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "solver.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "util.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void solve(Solver* s, double* p, double* rhs)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imaxLocal = s->comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmaxLocal = s->comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    int imax = s->grid->imax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int jmax = s->grid->jmax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int kmax = s->grid->kmax;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double eps  = s->eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int itermax = s->itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dx2  = s->grid->dx * s->grid->dx;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dy2  = s->grid->dy * s->grid->dy;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dz2  = s->grid->dz * s->grid->dz;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idx2 = 1.0 / dx2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idy2 = 1.0 / dy2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idz2 = 1.0 / dz2;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
 | 
				
			||||||
 | 
					                    (dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double epssq = eps * eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int it       = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double res   = 1.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int pass, ksw, jsw, isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    while ((res >= epssq) && (it < itermax)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        ksw = 1;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            jsw = ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            commExchange(s->comm, p);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                isw = jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                        double r =
 | 
				
			||||||
 | 
					                            RHS(i, j, k) -
 | 
				
			||||||
 | 
					                            ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                    idy2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                    idz2);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                        P(i, j, k) -= (factor * r);
 | 
				
			||||||
 | 
					                        res += (r * r);
 | 
				
			||||||
 | 
					                    }
 | 
				
			||||||
 | 
					                    isw = 3 - isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					                jsw = 3 - jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					            ksw = 3 - ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef _MPI
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsBoundary(s->comm, FRONT)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsBoundary(s->comm, BACK)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsBoundary(s->comm, BOTTOM)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsBoundary(s->comm, TOP)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsBoundary(s->comm, LEFT)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(0, j, k) = P(1, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsBoundary(s->comm, RIGHT)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                    P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imax + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, j, 0)        = P(i, j, 1);
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, j, kmax + 1) = P(i, j, kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmax + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int i = 1; i < imax + 1; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, 0, k)        = P(i, 1, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(i, jmax + 1, k) = P(i, jmax, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmax + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(0, j, k)        = P(1, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					                P(imax + 1, j, k) = P(imax, j, k);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					        commReduction(&res, SUM);
 | 
				
			||||||
 | 
					        res = res / (double)(imax * jmax * kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef DEBUG
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (commIsMaster(&s->comm)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					        commExchange(s->comm, p);
 | 
				
			||||||
 | 
					        it++;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					#ifdef VERBOSE
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (commIsMaster(s->comm)) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        printf("Solver took %d iterations to reach %f\n", it, sqrt(res));
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					void initSolver(Solver* s, Discretization* d, Parameter* p)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->eps        = p->eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->omega      = p->omg;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->itermax    = p->itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->levels     = p->levels;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->grid       = &d->grid;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->presmooth  = p->presmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->postsmooth = p->postsmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->comm       = &d->comm;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->problem    = p->name;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
@@ -9,12 +9,11 @@
 | 
				
			|||||||
#include "comm.h"
 | 
					#include "comm.h"
 | 
				
			||||||
#include "grid.h"
 | 
					#include "grid.h"
 | 
				
			||||||
#include "parameter.h"
 | 
					#include "parameter.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "discretization.h"
 | 
				
			||||||
enum BC { NOSLIP = 1, SLIP, OUTFLOW, PERIODIC };
 | 
					 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
typedef struct {
 | 
					typedef struct {
 | 
				
			||||||
    /* geometry and grid information */
 | 
					    /* geometry and grid information */
 | 
				
			||||||
    Grid grid;
 | 
					    Grid* grid;
 | 
				
			||||||
    /* arrays */
 | 
					    /* arrays */
 | 
				
			||||||
    double *p, *rhs;
 | 
					    double *p, *rhs;
 | 
				
			||||||
    double *f, *g, *h;
 | 
					    double *f, *g, *h;
 | 
				
			||||||
@@ -30,16 +29,11 @@ typedef struct {
 | 
				
			|||||||
    char* problem;
 | 
					    char* problem;
 | 
				
			||||||
    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
					    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
				
			||||||
    /* communication */
 | 
					    /* communication */
 | 
				
			||||||
    Comm comm;
 | 
					    double **r, **e;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int levels, presmooth, postsmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					    Comm* comm;
 | 
				
			||||||
} Solver;
 | 
					} Solver;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
extern void initSolver(Solver*, Parameter*);
 | 
					extern void solve(Solver* , double* , double* );
 | 
				
			||||||
extern void computeRHS(Solver*);
 | 
					extern void initSolver(Solver*, Discretization*, Parameter*);
 | 
				
			||||||
extern void solve(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
extern void normalizePressure(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
extern void computeTimestep(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
extern void setBoundaryConditions(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
extern void setSpecialBoundaryCondition(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
extern void computeFG(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
extern void adaptUV(Solver*);
 | 
					 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -14,10 +14,10 @@
 | 
				
			|||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void testInit(Solver* s)
 | 
					void testInit(Solver* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
					    int kmaxLocal = s->comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int myrank    = s->comm.rank;
 | 
					    int myrank    = s->comm->rank;
 | 
				
			||||||
    double* p     = s->p;
 | 
					    double* p     = s->p;
 | 
				
			||||||
    double* f     = s->f;
 | 
					    double* f     = s->f;
 | 
				
			||||||
    double* g     = s->g;
 | 
					    double* g     = s->g;
 | 
				
			||||||
@@ -76,11 +76,11 @@ static char* direction2String(Direction dir)
 | 
				
			|||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
static void printPlane(Solver* s, double* a, int ymax, int xmax, Direction dir)
 | 
					static void printPlane(Solver* s, double* a, int ymax, int xmax, Direction dir)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
					    int kmaxLocal = s->comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
    char filename[50];
 | 
					    char filename[50];
 | 
				
			||||||
    snprintf(filename, 50, "halo-%s-r%d.txt", direction2String(dir), s->comm.rank);
 | 
					    snprintf(filename, 50, "halo-%s-r%d.txt", direction2String(dir), s->comm->rank);
 | 
				
			||||||
    FILE* fh = fopen(filename, "w");
 | 
					    FILE* fh = fopen(filename, "w");
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    for (int y = 0; y < ymax; y++) {
 | 
					    for (int y = 0; y < ymax; y++) {
 | 
				
			||||||
@@ -116,9 +116,9 @@ static void printPlane(Solver* s, double* a, int ymax, int xmax, Direction dir)
 | 
				
			|||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void testPrintHalo(Solver* s, double* a)
 | 
					void testPrintHalo(Solver* s, double* a)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
 | 
					    int imaxLocal = s->comm->imaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
 | 
					    int jmaxLocal = s->comm->jmaxLocal;
 | 
				
			||||||
    int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
 | 
					    int kmaxLocal = s->comm->kmaxLocal;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, BOTTOM);
 | 
					    printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, BOTTOM);
 | 
				
			||||||
    printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, TOP);
 | 
					    printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, TOP);
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -19,4 +19,13 @@
 | 
				
			|||||||
#define ABS(a) ((a) >= 0 ? (a) : -(a))
 | 
					#define ABS(a) ((a) >= 0 ? (a) : -(a))
 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					#define P(i, j, k)   p[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define F(i, j, k)   f[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define G(i, j, k)   g[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define H(i, j, k)   h[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define U(i, j, k)   u[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define V(i, j, k)   v[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define W(i, j, k)   w[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					#define RHS(i, j, k) rhs[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#endif // __UTIL_H_
 | 
					#endif // __UTIL_H_
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -46,18 +46,18 @@ static void writeHeader(VtkOptions* o)
 | 
				
			|||||||
    cursor += sprintf(cursor, "DATASET STRUCTURED_POINTS\n");
 | 
					    cursor += sprintf(cursor, "DATASET STRUCTURED_POINTS\n");
 | 
				
			||||||
    cursor += sprintf(cursor,
 | 
					    cursor += sprintf(cursor,
 | 
				
			||||||
        "DIMENSIONS %d %d %d\n",
 | 
					        "DIMENSIONS %d %d %d\n",
 | 
				
			||||||
        o->grid.imax,
 | 
					        o->grid->imax,
 | 
				
			||||||
        o->grid.jmax,
 | 
					        o->grid->jmax,
 | 
				
			||||||
        o->grid.kmax);
 | 
					        o->grid->kmax);
 | 
				
			||||||
    cursor += sprintf(cursor,
 | 
					    cursor += sprintf(cursor,
 | 
				
			||||||
        "ORIGIN %f %f %f\n",
 | 
					        "ORIGIN %f %f %f\n",
 | 
				
			||||||
        o->grid.dx * 0.5,
 | 
					        o->grid->dx * 0.5,
 | 
				
			||||||
        o->grid.dy * 0.5,
 | 
					        o->grid->dy * 0.5,
 | 
				
			||||||
        o->grid.dz * 0.5);
 | 
					        o->grid->dz * 0.5);
 | 
				
			||||||
    cursor += sprintf(cursor, "SPACING %f %f %f\n", o->grid.dx, o->grid.dy, o->grid.dz);
 | 
					    cursor += sprintf(cursor, "SPACING %f %f %f\n", o->grid->dx, o->grid->dy, o->grid->dz);
 | 
				
			||||||
    cursor += sprintf(cursor,
 | 
					    cursor += sprintf(cursor,
 | 
				
			||||||
        "POINT_DATA %d\n",
 | 
					        "POINT_DATA %d\n",
 | 
				
			||||||
        o->grid.imax * o->grid.jmax * o->grid.kmax);
 | 
					        o->grid->imax * o->grid->jmax * o->grid->kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    if (commIsMaster(&o->comm)) {
 | 
					    if (commIsMaster(&o->comm)) {
 | 
				
			||||||
        MPI_File_write(o->fh, header, (int)strlen(header), MPI_CHAR, MPI_STATUS_IGNORE);
 | 
					        MPI_File_write(o->fh, header, (int)strlen(header), MPI_CHAR, MPI_STATUS_IGNORE);
 | 
				
			||||||
@@ -67,7 +67,6 @@ static void writeHeader(VtkOptions* o)
 | 
				
			|||||||
void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
 | 
					void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    char filename[50];
 | 
					    char filename[50];
 | 
				
			||||||
 | 
					 | 
				
			||||||
    snprintf(filename, 50, "%s-p%d.vtk", problem, o->comm.size);
 | 
					    snprintf(filename, 50, "%s-p%d.vtk", problem, o->comm.size);
 | 
				
			||||||
    MPI_File_open(o->comm.comm,
 | 
					    MPI_File_open(o->comm.comm,
 | 
				
			||||||
        filename,
 | 
					        filename,
 | 
				
			||||||
@@ -98,7 +97,7 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    int offsets[NDIMS];
 | 
					    int offsets[NDIMS];
 | 
				
			||||||
    commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax);
 | 
					    commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // set global view in file
 | 
					    // set global view in file
 | 
				
			||||||
    MPI_Offset disp;
 | 
					    MPI_Offset disp;
 | 
				
			||||||
@@ -108,7 +107,7 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
 | 
				
			|||||||
    MPI_File_get_size(o->fh, &disp);
 | 
					    MPI_File_get_size(o->fh, &disp);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
 | 
					    MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
 | 
				
			||||||
        (int[NDIMS]) { o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax },
 | 
					        (int[NDIMS]) { o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax },
 | 
				
			||||||
        (int[NDIMS]) { o->comm.kmaxLocal, o->comm.jmaxLocal, o->comm.imaxLocal },
 | 
					        (int[NDIMS]) { o->comm.kmaxLocal, o->comm.jmaxLocal, o->comm.imaxLocal },
 | 
				
			||||||
        offsets,
 | 
					        offsets,
 | 
				
			||||||
        MPI_ORDER_C,
 | 
					        MPI_ORDER_C,
 | 
				
			||||||
@@ -177,7 +176,7 @@ void vtkVector(VtkOptions* o, char* name, VtkVector vec)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    int offsets[NDIMS];
 | 
					    int offsets[NDIMS];
 | 
				
			||||||
    commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax);
 | 
					    commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // set global view in file
 | 
					    // set global view in file
 | 
				
			||||||
    MPI_Offset disp;
 | 
					    MPI_Offset disp;
 | 
				
			||||||
@@ -190,7 +189,7 @@ void vtkVector(VtkOptions* o, char* name, VtkVector vec)
 | 
				
			|||||||
    MPI_Type_commit(&vectorType);
 | 
					    MPI_Type_commit(&vectorType);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
 | 
					    MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
 | 
				
			||||||
        (int[NDIMS]) { o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax },
 | 
					        (int[NDIMS]) { o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax },
 | 
				
			||||||
        (int[NDIMS]) { kmaxLocal, jmaxLocal, imaxLocal },
 | 
					        (int[NDIMS]) { kmaxLocal, jmaxLocal, imaxLocal },
 | 
				
			||||||
        offsets,
 | 
					        offsets,
 | 
				
			||||||
        MPI_ORDER_C,
 | 
					        MPI_ORDER_C,
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -41,14 +41,14 @@ static void writeHeader(VtkOptions* o)
 | 
				
			|||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    fprintf(o->fh, "DATASET STRUCTURED_POINTS\n");
 | 
					    fprintf(o->fh, "DATASET STRUCTURED_POINTS\n");
 | 
				
			||||||
    fprintf(o->fh, "DIMENSIONS %d %d %d\n", o->grid.imax, o->grid.jmax, o->grid.kmax);
 | 
					    fprintf(o->fh, "DIMENSIONS %d %d %d\n", o->grid->imax, o->grid->jmax, o->grid->kmax);
 | 
				
			||||||
    fprintf(o->fh,
 | 
					    fprintf(o->fh,
 | 
				
			||||||
        "ORIGIN %f %f %f\n",
 | 
					        "ORIGIN %f %f %f\n",
 | 
				
			||||||
        o->grid.dx * 0.5,
 | 
					        o->grid->dx * 0.5,
 | 
				
			||||||
        o->grid.dy * 0.5,
 | 
					        o->grid->dy * 0.5,
 | 
				
			||||||
        o->grid.dz * 0.5);
 | 
					        o->grid->dz * 0.5);
 | 
				
			||||||
    fprintf(o->fh, "SPACING %f %f %f\n", o->grid.dx, o->grid.dy, o->grid.dz);
 | 
					    fprintf(o->fh, "SPACING %f %f %f\n", o->grid->dx, o->grid->dy, o->grid->dz);
 | 
				
			||||||
    fprintf(o->fh, "POINT_DATA %d\n", o->grid.imax * o->grid.jmax * o->grid.kmax);
 | 
					    fprintf(o->fh, "POINT_DATA %d\n", o->grid->imax * o->grid->jmax * o->grid->kmax);
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
 | 
					void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
 | 
				
			||||||
@@ -64,9 +64,9 @@ void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
 | 
				
			|||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
static void writeScalar(VtkOptions* o, double* s)
 | 
					static void writeScalar(VtkOptions* o, double* s)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imax = o->grid.imax;
 | 
					    int imax = o->grid->imax;
 | 
				
			||||||
    int jmax = o->grid.jmax;
 | 
					    int jmax = o->grid->jmax;
 | 
				
			||||||
    int kmax = o->grid.kmax;
 | 
					    int kmax = o->grid->kmax;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    for (int k = 0; k < kmax; k++) {
 | 
					    for (int k = 0; k < kmax; k++) {
 | 
				
			||||||
        for (int j = 0; j < jmax; j++) {
 | 
					        for (int j = 0; j < jmax; j++) {
 | 
				
			||||||
@@ -105,9 +105,9 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
 | 
				
			|||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
static void writeVector(VtkOptions* o, VtkVector vec)
 | 
					static void writeVector(VtkOptions* o, VtkVector vec)
 | 
				
			||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    int imax = o->grid.imax;
 | 
					    int imax = o->grid->imax;
 | 
				
			||||||
    int jmax = o->grid.jmax;
 | 
					    int jmax = o->grid->jmax;
 | 
				
			||||||
    int kmax = o->grid.kmax;
 | 
					    int kmax = o->grid->kmax;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    for (int k = 0; k < kmax; k++) {
 | 
					    for (int k = 0; k < kmax; k++) {
 | 
				
			||||||
        for (int j = 0; j < jmax; j++) {
 | 
					        for (int j = 0; j < jmax; j++) {
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -14,7 +14,7 @@
 | 
				
			|||||||
typedef enum VtkFormat { ASCII = 0, BINARY } VtkFormat;
 | 
					typedef enum VtkFormat { ASCII = 0, BINARY } VtkFormat;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
typedef struct VtkOptions {
 | 
					typedef struct VtkOptions {
 | 
				
			||||||
    Grid grid;
 | 
					    Grid* grid;
 | 
				
			||||||
#ifdef _VTK_WRITER_MPI
 | 
					#ifdef _VTK_WRITER_MPI
 | 
				
			||||||
    MPI_File fh;
 | 
					    MPI_File fh;
 | 
				
			||||||
#else
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -42,6 +42,13 @@ te       100.0   # final time
 | 
				
			|||||||
dt       0.02    # time stepsize
 | 
					dt       0.02    # time stepsize
 | 
				
			||||||
tau      0.5     # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
					tau      0.5     # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					# Multigrid data:
 | 
				
			||||||
 | 
					# ---------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					levels        3         # Multigrid levels
 | 
				
			||||||
 | 
					presmooth     5         # Pre-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					postsmooth    5         # Post-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
# Pressure Iteration Data:
 | 
					# Pressure Iteration Data:
 | 
				
			||||||
# -----------------------
 | 
					# -----------------------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -1,12 +1,12 @@
 | 
				
			|||||||
# Supported: GCC, CLANG, ICC
 | 
					# Supported: GCC, CLANG, ICC
 | 
				
			||||||
TAG ?= CLANG
 | 
					TAG ?= ICC
 | 
				
			||||||
ENABLE_OPENMP ?= false
 | 
					ENABLE_OPENMP ?= false
 | 
				
			||||||
# Supported: sor, mg
 | 
					# Supported: rb, mg
 | 
				
			||||||
SOLVER ?= mg
 | 
					SOLVER ?= mg
 | 
				
			||||||
# Run in debug settings
 | 
					# Run in debug settings
 | 
				
			||||||
DEBUG ?= false
 | 
					DEBUG ?= false
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#Feature options
 | 
					#Feature options
 | 
				
			||||||
OPTIONS +=  -DARRAY_ALIGNMENT=64
 | 
					OPTIONS +=  -DARRAY_ALIGNMENT=64
 | 
				
			||||||
#OPTIONS +=  -DVERBOSE
 | 
					OPTIONS +=  -DVERBOSE
 | 
				
			||||||
#OPTIONS +=  -DDEBUG
 | 
					#OPTIONS +=  -DDEBUG
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -42,6 +42,13 @@ te      2.0		# final time
 | 
				
			|||||||
dt       0.02	    # time stepsize
 | 
					dt       0.02	    # time stepsize
 | 
				
			||||||
tau      0.5		# safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
					tau      0.5		# safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					# Multigrid data:
 | 
				
			||||||
 | 
					# ---------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					levels        3         # Multigrid levels
 | 
				
			||||||
 | 
					presmooth     10         # Pre-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					postsmooth    5         # Post-smoothning iterations
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
# Pressure Iteration Data:
 | 
					# Pressure Iteration Data:
 | 
				
			||||||
# -----------------------
 | 
					# -----------------------
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
@@ -50,5 +57,4 @@ eps      0.001		# stopping tolerance for pressure iteration
 | 
				
			|||||||
rho      0.5
 | 
					rho      0.5
 | 
				
			||||||
omg      1.7		# relaxation parameter for SOR iteration
 | 
					omg      1.7		# relaxation parameter for SOR iteration
 | 
				
			||||||
gamma    0.9		# upwind differencing factor gamma
 | 
					gamma    0.9		# upwind differencing factor gamma
 | 
				
			||||||
levels   5         # Multigrid levels
 | 
					 | 
				
			||||||
#===============================================================================
 | 
					#===============================================================================
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -106,7 +106,7 @@ void initDiscretization(Discretization* d, Parameter* p)
 | 
				
			|||||||
    d->dtBound       = 0.5 * d->re * 1.0 / invSqrSum;
 | 
					    d->dtBound       = 0.5 * d->re * 1.0 / invSqrSum;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#ifdef VERBOSE
 | 
					#ifdef VERBOSE
 | 
				
			||||||
    printConfig(s);
 | 
					    printConfig(d);
 | 
				
			||||||
#endif /* VERBOSE */
 | 
					#endif /* VERBOSE */
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -105,7 +105,7 @@ int main(int argc, char** argv)
 | 
				
			|||||||
        nt++;
 | 
					        nt++;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
#ifdef VERBOSE
 | 
					#ifdef VERBOSE
 | 
				
			||||||
        printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, solver.dt);
 | 
					        printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, d.dt);
 | 
				
			||||||
#else
 | 
					#else
 | 
				
			||||||
        printProgress(t);
 | 
					        printProgress(t);
 | 
				
			||||||
#endif
 | 
					#endif
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -27,6 +27,8 @@ void initParameter(Parameter* param)
 | 
				
			|||||||
    param->gamma      = 0.9;
 | 
					    param->gamma      = 0.9;
 | 
				
			||||||
    param->tau        = 0.5;
 | 
					    param->tau        = 0.5;
 | 
				
			||||||
    param->levels     = 5;
 | 
					    param->levels     = 5;
 | 
				
			||||||
 | 
					    param->presmooth  = 5;
 | 
				
			||||||
 | 
					    param->postsmooth = 5;
 | 
				
			||||||
}
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
 | 
					void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
 | 
				
			|||||||
    char* name;
 | 
					    char* name;
 | 
				
			||||||
    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
					    int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
 | 
				
			||||||
    double u_init, v_init, w_init, p_init;
 | 
					    double u_init, v_init, w_init, p_init;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int presmooth, postsmooth;
 | 
				
			||||||
} Parameter;
 | 
					} Parameter;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
void initParameter(Parameter*);
 | 
					void initParameter(Parameter*);
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -141,13 +141,62 @@ static double smooth(
 | 
				
			|||||||
            for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
 | 
					            for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
                for (int i = isw; i < imax + 1; i += 2) {
 | 
					                for (int i = isw; i < imax + 1; i += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
                    R(i, j, k) =
 | 
					                    P(i, j, k) -=
 | 
				
			||||||
                        RHS(i, j, k) -
 | 
					                        factor *
 | 
				
			||||||
 | 
					                        (RHS(i, j, k) -
 | 
				
			||||||
                            ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
 | 
					                            ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
 | 
				
			||||||
                            (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) * idy2 +
 | 
					                                (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
 | 
				
			||||||
                            (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) * idz2);
 | 
					                                    idy2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                    idz2));
 | 
				
			||||||
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
 | 
					                isw = 3 - isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					            jsw = 3 - jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        ksw = 3 - ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					static double calculateResidual(
 | 
				
			||||||
 | 
					    Solver* s, double* p, double* rhs, int level, int imax, int jmax, int kmax)
 | 
				
			||||||
 | 
					{
 | 
				
			||||||
 | 
					    double eps    = s->eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int itermax   = s->itermax;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dx2    = s->grid->dx * s->grid->dx;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dy2    = s->grid->dy * s->grid->dy;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double dz2    = s->grid->dz * s->grid->dz;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idx2   = 1.0 / dx2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idy2   = 1.0 / dy2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double idz2   = 1.0 / dz2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
 | 
				
			||||||
 | 
					                    (dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
 | 
				
			||||||
 | 
					    double* r    = s->r[level];
 | 
				
			||||||
 | 
					    double epssq = eps * eps;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int it       = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int pass, ksw, jsw, isw;
 | 
				
			||||||
 | 
					    double res = 1.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    ksw = 1;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        jsw = ksw;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					        for (int k = 1; k < kmax + 1; k++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            isw = jsw;
 | 
				
			||||||
 | 
					            for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                for (int i = isw; i < imax + 1; i += 2) {
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					                    R(i,
 | 
				
			||||||
 | 
					                        j,
 | 
				
			||||||
 | 
					                        k) = (RHS(i, j, k) -
 | 
				
			||||||
 | 
					                              ((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                      idx2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                  (P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                      idy2 +
 | 
				
			||||||
 | 
					                                  (P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
 | 
				
			||||||
 | 
					                                      idz2));
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
                    P(i, j, k) -= (factor * R(i, j, k));
 | 
					 | 
				
			||||||
                    res += (R(i, j, k) * R(i, j, k));
 | 
					                    res += (R(i, j, k) * R(i, j, k));
 | 
				
			||||||
                }
 | 
					                }
 | 
				
			||||||
                isw = 3 - isw;
 | 
					                isw = 3 - isw;
 | 
				
			||||||
@@ -167,7 +216,7 @@ static double multiGrid(
 | 
				
			|||||||
{
 | 
					{
 | 
				
			||||||
    double res = 0.0;
 | 
					    double res = 0.0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // coarsest level TODO: Use direct solver?
 | 
					    // coarsest level
 | 
				
			||||||
    if (level == COARSEST_LEVEL) {
 | 
					    if (level == COARSEST_LEVEL) {
 | 
				
			||||||
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
 | 
					        for (int i = 0; i < 5; i++) {
 | 
				
			||||||
            smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
					            smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
@@ -175,17 +224,18 @@ static double multiGrid(
 | 
				
			|||||||
        return res;
 | 
					        return res;
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // pre-smoothing TODO: Make smoothing steps configurable?
 | 
					    // pre-smoothing
 | 
				
			||||||
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
 | 
					    for (int i = 0; i < s->presmooth; i++) {
 | 
				
			||||||
        smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
					        smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
        if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
 | 
					        if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    res = calculateResidual(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // restrict
 | 
					    // restrict
 | 
				
			||||||
    restrictMG(s, level, imax, jmax, kmax);
 | 
					    restrictMG(s, level, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // MGSolver on residual and error.
 | 
					    // MGSolver on residual and error.
 | 
				
			||||||
    // TODO: What if there is a rest?
 | 
					 | 
				
			||||||
    multiGrid(s,
 | 
					    multiGrid(s,
 | 
				
			||||||
        s->e[level + 1],
 | 
					        s->e[level + 1],
 | 
				
			||||||
        s->r[level + 1],
 | 
					        s->r[level + 1],
 | 
				
			||||||
@@ -202,8 +252,8 @@ static double multiGrid(
 | 
				
			|||||||
    if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
 | 
					    if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    // post-smoothing
 | 
					    // post-smoothing
 | 
				
			||||||
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
 | 
					    for (int i = 0; i < s->postsmooth; i++) {
 | 
				
			||||||
        res = smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
					        smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
        if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
 | 
					        if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
@@ -217,6 +267,8 @@ void initSolver(Solver* s, Discretization* d, Parameter* p)
 | 
				
			|||||||
    s->itermax    = p->itermax;
 | 
					    s->itermax    = p->itermax;
 | 
				
			||||||
    s->levels     = p->levels;
 | 
					    s->levels     = p->levels;
 | 
				
			||||||
    s->grid       = &d->grid;
 | 
					    s->grid       = &d->grid;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->presmooth  = p->presmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					    s->postsmooth = p->postsmooth;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    int imax   = s->grid->imax;
 | 
					    int imax   = s->grid->imax;
 | 
				
			||||||
    int jmax   = s->grid->jmax;
 | 
					    int jmax   = s->grid->jmax;
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
 | 
				
			|||||||
    int itermax;
 | 
					    int itermax;
 | 
				
			||||||
    int levels;
 | 
					    int levels;
 | 
				
			||||||
    double **r, **e;
 | 
					    double **r, **e;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int presmooth, postsmooth;
 | 
				
			||||||
} Solver;
 | 
					} Solver;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
extern void initSolver(Solver*, Discretization*, Parameter*);
 | 
					extern void initSolver(Solver*, Discretization*, Parameter*);
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
@@ -70,6 +70,7 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
 | 
				
			|||||||
        exit(EXIT_FAILURE);
 | 
					        exit(EXIT_FAILURE);
 | 
				
			||||||
    }
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
    fprintf(o->fh, "SCALARS %s float\n", name);
 | 
					    fprintf(o->fh, "SCALARS %s float\n", name);
 | 
				
			||||||
 | 
					    fprintf(o->fh, "LOOKUP_TABLE default\n");
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
    for (int k = 0; k < kmax; k++) {
 | 
					    for (int k = 0; k < kmax; k++) {
 | 
				
			||||||
        for (int j = 0; j < jmax; j++) {
 | 
					        for (int j = 0; j < jmax; j++) {
 | 
				
			||||||
 
 | 
				
			|||||||
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