Cleanup and add MPI-IO starting point
This commit is contained in:
parent
2f9270e2aa
commit
f4e518ed76
71
BasicSolver/3D-mpi-io/Makefile
Normal file
71
BasicSolver/3D-mpi-io/Makefile
Normal file
@ -0,0 +1,71 @@
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#=======================================================================================
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# Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
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# All rights reserved.
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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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#CONFIGURE BUILD SYSTEM
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TARGET = exe-$(TAG)
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BUILD_DIR = ./$(TAG)
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SRC_DIR = ./src
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MAKE_DIR = ./
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Q ?= @
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#DO NOT EDIT BELOW
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include $(MAKE_DIR)/config.mk
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include $(MAKE_DIR)/include_$(TAG).mk
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INCLUDES += -I$(SRC_DIR) -I$(BUILD_DIR)
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VPATH = $(SRC_DIR)
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SRC = $(wildcard $(SRC_DIR)/*.c)
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ASM = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.s, $(SRC))
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OBJ = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.o, $(SRC))
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SOURCES = $(SRC) $(wildcard $(SRC_DIR)/*.h)
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CPPFLAGS := $(CPPFLAGS) $(DEFINES) $(OPTIONS) $(INCLUDES)
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${TARGET}: $(BUILD_DIR) $(OBJ)
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$(info ===> LINKING $(TARGET))
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$(Q)${LINKER} ${LFLAGS} -o $(TARGET) $(OBJ) $(LIBS)
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$(BUILD_DIR)/%.o: %.c $(MAKE_DIR)/include_$(TAG).mk $(MAKE_DIR)/config.mk
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$(info ===> COMPILE $@)
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$(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) $< -o $@
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$(Q)$(GCC) $(CPPFLAGS) -MT $(@:.d=.o) -MM $< > $(BUILD_DIR)/$*.d
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$(BUILD_DIR)/%.s: %.c
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$(info ===> GENERATE ASM $@)
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$(CC) -S $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) $< -o $@
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.PHONY: clean distclean tags info asm format
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clean:
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$(info ===> CLEAN)
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@rm -rf $(BUILD_DIR)
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@rm -f tags
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distclean: clean
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$(info ===> DIST CLEAN)
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@rm -f $(TARGET)
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info:
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$(info $(CFLAGS))
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$(Q)$(CC) $(VERSION)
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asm: $(BUILD_DIR) $(ASM)
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tags:
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$(info ===> GENERATE TAGS)
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$(Q)ctags -R
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format:
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@for src in $(SOURCES) ; do \
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echo "Formatting $$src" ; \
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clang-format -i $$src ; \
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done
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@echo "Done"
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$(BUILD_DIR):
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@mkdir $(BUILD_DIR)
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|
-include $(OBJ:.o=.d)
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78
BasicSolver/3D-mpi-io/README.md
Normal file
78
BasicSolver/3D-mpi-io/README.md
Normal file
@ -0,0 +1,78 @@
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# C source skeleton
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## Build
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1. Configure the toolchain and additional options in `config.mk`:
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```
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# Supported: GCC, CLANG, ICC
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TAG ?= GCC
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ENABLE_OPENMP ?= false
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OPTIONS += -DARRAY_ALIGNMENT=64
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#OPTIONS += -DVERBOSE
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#OPTIONS += -DVERBOSE_AFFINITY
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#OPTIONS += -DVERBOSE_DATASIZE
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#OPTIONS += -DVERBOSE_TIMER
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```
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The verbosity options enable detailed output about solver, affinity settings, allocation sizes and timer resolution.
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For debugging you may want to set the VERBOSE option:
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```
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# Supported: GCC, CLANG, ICC
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TAG ?= GCC
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ENABLE_OPENMP ?= false
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||||||
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||||||
|
OPTIONS += -DARRAY_ALIGNMENT=64
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|
OPTIONS += -DVERBOSE
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#OPTIONS += -DVERBOSE_AFFINITY
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#OPTIONS += -DVERBOSE_DATASIZE
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#OPTIONS += -DVERBOSE_TIMER
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`
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2. Build with:
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```
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make
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```
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You can build multiple toolchains in the same directory, but notice that the Makefile is only acting on the one currently set.
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Intermediate build results are located in the `<TOOLCHAIN>` directory.
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To output the executed commands use:
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```
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make Q=
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```
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3. Clean up with:
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```
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make clean
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```
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to clean intermediate build results.
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```
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make distclean
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```
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to clean intermediate build results and binary.
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4. (Optional) Generate assembler:
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```
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make asm
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```
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The assembler files will also be located in the `<TOOLCHAIN>` directory.
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## Usage
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You have to provide a parameter file describing the problem you want to solve:
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```
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./exe-CLANG dcavity.par
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```
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|
Examples are given in in dcavity (a lid driven cavity test case) and canal (simulating a empty canal).
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|
You can plot the resulting velocity and pressure fields using gnuplot:
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```
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gnuplot vector.plot
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```
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|
and for the pressure:
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|
```
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||||||
|
gnuplot surface.plot
|
||||||
|
```
|
52
BasicSolver/3D-mpi-io/canal.par
Normal file
52
BasicSolver/3D-mpi-io/canal.par
Normal file
@ -0,0 +1,52 @@
|
|||||||
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#==============================================================================
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# Laminar Canal Flow
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#==============================================================================
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# Problem specific Data:
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# ---------------------
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|
name canal # name of flow setup
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|
bcLeft 3 # flags for boundary conditions
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|
bcRight 3 # 1 = no-slip 3 = outflow
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|
bcBottom 1 # 2 = free-slip 4 = periodic
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||||||
|
bcTop 1 #
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|
bcFront 1 #
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|
bcBack 1 #
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|
gx 0.0 # Body forces (e.g. gravity)
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|
gy 0.0 #
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|
gz 0.0 #
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||||||
|
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||||||
|
re 100.0 # Reynolds number
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||||||
|
|
||||||
|
u_init 1.0 # initial value for velocity in x-direction
|
||||||
|
v_init 0.0 # initial value for velocity in y-direction
|
||||||
|
w_init 0.0 # initial value for velocity in z-direction
|
||||||
|
p_init 0.0 # initial value for pressure
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||||||
|
|
||||||
|
# Geometry Data:
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|
# -------------
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|
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|
xlength 30.0 # domain size in x-direction
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||||||
|
ylength 4.0 # domain size in y-direction
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||||||
|
zlength 4.0 # domain size in z-direction
|
||||||
|
imax 200 # number of interior cells in x-direction
|
||||||
|
jmax 50 # number of interior cells in y-direction
|
||||||
|
kmax 50 # number of interior cells in z-direction
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||||||
|
|
||||||
|
# Time Data:
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|
# ---------
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||||||
|
|
||||||
|
te 100.0 # final time
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||||||
|
dt 0.02 # time stepsize
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||||||
|
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||||
|
|
||||||
|
# Pressure Iteration Data:
|
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|
# -----------------------
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||||||
|
|
||||||
|
itermax 500 # maximal number of pressure iteration in one time step
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||||||
|
eps 0.0001 # stopping tolerance for pressure iteration
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||||||
|
omg 1.3 # relaxation parameter for SOR iteration
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||||||
|
gamma 0.9 # upwind differencing factor gamma
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||||||
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#===============================================================================
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12
BasicSolver/3D-mpi-io/config.mk
Normal file
12
BasicSolver/3D-mpi-io/config.mk
Normal file
@ -0,0 +1,12 @@
|
|||||||
|
# Supported: GCC, CLANG, ICC
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|
TAG ?= ICC
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ENABLE_OPENMP ?= false
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#Feature options
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OPTIONS += -DARRAY_ALIGNMENT=64
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|
OPTIONS += -DVERBOSE
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#OPTIONS += -DDEBUG
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#OPTIONS += -DBOUNDCHECK
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#OPTIONS += -DVERBOSE_AFFINITY
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||||||
|
#OPTIONS += -DVERBOSE_DATASIZE
|
||||||
|
#OPTIONS += -DVERBOSE_TIMER
|
52
BasicSolver/3D-mpi-io/dcavity.par
Normal file
52
BasicSolver/3D-mpi-io/dcavity.par
Normal file
@ -0,0 +1,52 @@
|
|||||||
|
#==============================================================================
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||||||
|
# Driven Cavity
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||||||
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#==============================================================================
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# Problem specific Data:
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|
# ---------------------
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||||||
|
|
||||||
|
name dcavity # name of flow setup
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||||||
|
|
||||||
|
bcLeft 1 # flags for boundary conditions
|
||||||
|
bcRight 1 # 1 = no-slip 3 = outflow
|
||||||
|
bcBottom 1 # 2 = free-slip 4 = periodic
|
||||||
|
bcTop 1 #
|
||||||
|
bcFront 1 #
|
||||||
|
bcBack 1 #
|
||||||
|
|
||||||
|
gx 0.0 # Body forces (e.g. gravity)
|
||||||
|
gy 0.0 #
|
||||||
|
gz 0.0 #
|
||||||
|
|
||||||
|
re 1000.0 # Reynolds number
|
||||||
|
|
||||||
|
u_init 0.0 # initial value for velocity in x-direction
|
||||||
|
v_init 0.0 # initial value for velocity in y-direction
|
||||||
|
w_init 0.0 # initial value for velocity in z-direction
|
||||||
|
p_init 0.0 # initial value for pressure
|
||||||
|
|
||||||
|
# Geometry Data:
|
||||||
|
# -------------
|
||||||
|
|
||||||
|
xlength 1.0 # domain size in x-direction
|
||||||
|
ylength 1.0 # domain size in y-direction
|
||||||
|
zlength 1.0 # domain size in z-direction
|
||||||
|
imax 128 # number of interior cells in x-direction
|
||||||
|
jmax 128 # number of interior cells in y-direction
|
||||||
|
kmax 128 # number of interior cells in z-direction
|
||||||
|
|
||||||
|
# Time Data:
|
||||||
|
# ---------
|
||||||
|
|
||||||
|
te 10.0 # final time
|
||||||
|
dt 0.02 # time stepsize
|
||||||
|
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||||
|
|
||||||
|
# Pressure Iteration Data:
|
||||||
|
# -----------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
itermax 1000 # maximal number of pressure iteration in one time step
|
||||||
|
eps 0.001 # stopping tolerance for pressure iteration
|
||||||
|
omg 1.8 # relaxation parameter for SOR iteration
|
||||||
|
gamma 0.9 # upwind differencing factor gamma
|
||||||
|
#===============================================================================
|
17
BasicSolver/3D-mpi-io/include_CLANG.mk
Normal file
17
BasicSolver/3D-mpi-io/include_CLANG.mk
Normal file
@ -0,0 +1,17 @@
|
|||||||
|
CC = mpicc
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||||||
|
GCC = cc
|
||||||
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LINKER = $(CC)
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||||||
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||||||
|
ifeq ($(ENABLE_OPENMP),true)
|
||||||
|
OPENMP = -fopenmp
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||||||
|
#OPENMP = -Xpreprocessor -fopenmp #required on Macos with homebrew libomp
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||||||
|
LIBS = # -lomp
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
|
VERSION = --version
|
||||||
|
# CFLAGS = -O3 -std=c17 $(OPENMP)
|
||||||
|
CFLAGS = -Ofast -std=c17
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||||||
|
#CFLAGS = -Ofast -fnt-store=aggressive -std=c99 $(OPENMP) #AMD CLANG
|
||||||
|
LFLAGS = $(OPENMP) -lm
|
||||||
|
DEFINES = -D_GNU_SOURCE# -DDEBUG
|
||||||
|
INCLUDES =
|
14
BasicSolver/3D-mpi-io/include_GCC.mk
Normal file
14
BasicSolver/3D-mpi-io/include_GCC.mk
Normal file
@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
CC = gcc
|
||||||
|
GCC = gcc
|
||||||
|
LINKER = $(CC)
|
||||||
|
|
||||||
|
ifeq ($(ENABLE_OPENMP),true)
|
||||||
|
OPENMP = -fopenmp
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
|
VERSION = --version
|
||||||
|
CFLAGS = -Ofast -ffreestanding -std=c99 $(OPENMP)
|
||||||
|
LFLAGS = $(OPENMP)
|
||||||
|
DEFINES = -D_GNU_SOURCE
|
||||||
|
INCLUDES =
|
||||||
|
LIBS =
|
14
BasicSolver/3D-mpi-io/include_ICC.mk
Normal file
14
BasicSolver/3D-mpi-io/include_ICC.mk
Normal file
@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
CC = icc
|
||||||
|
GCC = gcc
|
||||||
|
LINKER = $(CC)
|
||||||
|
|
||||||
|
ifeq ($(ENABLE_OPENMP),true)
|
||||||
|
OPENMP = -qopenmp
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
|
VERSION = --version
|
||||||
|
CFLAGS = -O3 -xHost -qopt-zmm-usage=high -std=c99 $(OPENMP)
|
||||||
|
LFLAGS = $(OPENMP)
|
||||||
|
DEFINES = -D_GNU_SOURCE
|
||||||
|
INCLUDES =
|
||||||
|
LIBS =
|
35
BasicSolver/3D-mpi-io/src/allocate.c
Normal file
35
BasicSolver/3D-mpi-io/src/allocate.c
Normal file
@ -0,0 +1,35 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
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||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
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||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <errno.h>
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
void* allocate(int alignment, size_t bytesize)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int errorCode;
|
||||||
|
void* ptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
errorCode = posix_memalign(&ptr, alignment, bytesize);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (errorCode) {
|
||||||
|
if (errorCode == EINVAL) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Error: Alignment parameter is not a power of two\n");
|
||||||
|
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (errorCode == ENOMEM) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Error: Insufficient memory to fulfill the request\n");
|
||||||
|
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (ptr == NULL) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Error: posix_memalign failed!\n");
|
||||||
|
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return ptr;
|
||||||
|
}
|
13
BasicSolver/3D-mpi-io/src/allocate.h
Normal file
13
BasicSolver/3D-mpi-io/src/allocate.h
Normal file
@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
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|
* All rights reserved.
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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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||||||
|
#ifndef __ALLOCATE_H_
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||||||
|
#define __ALLOCATE_H_
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
extern void* allocate(int alignment, size_t bytesize);
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
503
BasicSolver/3D-mpi-io/src/comm.c
Normal file
503
BasicSolver/3D-mpi-io/src/comm.c
Normal file
@ -0,0 +1,503 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* 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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||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <mpi.h>
|
||||||
|
#include <stddef.h>
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "allocate.h"
|
||||||
|
#include "comm.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
// subroutines local to this module
|
||||||
|
static int sizeOfRank(int rank, int size, int N)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return N / size + ((N % size > rank) ? 1 : 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void setupCommunication(Comm* c, Direction direction, int layer)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = c->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = c->jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = c->kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t dblsize = sizeof(double);
|
||||||
|
int sizes[NDIMS];
|
||||||
|
int subSizes[NDIMS];
|
||||||
|
int starts[NDIMS];
|
||||||
|
int offset = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
sizes[IDIM] = imaxLocal + 2;
|
||||||
|
sizes[JDIM] = jmaxLocal + 2;
|
||||||
|
sizes[KDIM] = kmaxLocal + 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (layer == HALO) {
|
||||||
|
offset = 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (direction) {
|
||||||
|
case LEFT:
|
||||||
|
subSizes[IDIM] = 1;
|
||||||
|
subSizes[JDIM] = jmaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[KDIM] = kmaxLocal;
|
||||||
|
starts[IDIM] = 1 - offset;
|
||||||
|
starts[JDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[KDIM] = 1;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case RIGHT:
|
||||||
|
subSizes[IDIM] = 1;
|
||||||
|
subSizes[JDIM] = jmaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[KDIM] = kmaxLocal;
|
||||||
|
starts[IDIM] = imaxLocal + offset;
|
||||||
|
starts[JDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[KDIM] = 1;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BOTTOM:
|
||||||
|
subSizes[IDIM] = imaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[JDIM] = 1;
|
||||||
|
subSizes[KDIM] = kmaxLocal;
|
||||||
|
starts[IDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[JDIM] = 1 - offset;
|
||||||
|
starts[KDIM] = 1;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case TOP:
|
||||||
|
subSizes[IDIM] = imaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[JDIM] = 1;
|
||||||
|
subSizes[KDIM] = kmaxLocal;
|
||||||
|
starts[IDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[JDIM] = jmaxLocal + offset;
|
||||||
|
starts[KDIM] = 1;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FRONT:
|
||||||
|
subSizes[IDIM] = imaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[JDIM] = jmaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[KDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[IDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[JDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[KDIM] = 1 - offset;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BACK:
|
||||||
|
subSizes[IDIM] = imaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[JDIM] = jmaxLocal;
|
||||||
|
subSizes[KDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[IDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[JDIM] = 1;
|
||||||
|
starts[KDIM] = kmaxLocal + offset;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case NDIRS:
|
||||||
|
printf("ERROR!\n");
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (layer == HALO) {
|
||||||
|
MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
|
||||||
|
sizes,
|
||||||
|
subSizes,
|
||||||
|
starts,
|
||||||
|
MPI_ORDER_C,
|
||||||
|
MPI_DOUBLE,
|
||||||
|
&c->rbufferTypes[direction]);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&c->rbufferTypes[direction]);
|
||||||
|
} else if (layer == BULK) {
|
||||||
|
MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
|
||||||
|
sizes,
|
||||||
|
subSizes,
|
||||||
|
starts,
|
||||||
|
MPI_ORDER_C,
|
||||||
|
MPI_DOUBLE,
|
||||||
|
&c->sbufferTypes[direction]);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&c->sbufferTypes[direction]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void assembleResult(Comm* c,
|
||||||
|
double* src,
|
||||||
|
double* dst,
|
||||||
|
int imaxLocal[],
|
||||||
|
int jmaxLocal[],
|
||||||
|
int kmaxLocal[],
|
||||||
|
int offset[],
|
||||||
|
int kmax,
|
||||||
|
int jmax,
|
||||||
|
int imax)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int numRequests = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (c->rank == 0) {
|
||||||
|
numRequests = c->size + 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Request requests[numRequests];
|
||||||
|
|
||||||
|
/* all ranks send their interpolated bulk array */
|
||||||
|
MPI_Isend(src,
|
||||||
|
c->imaxLocal * c->jmaxLocal * c->kmaxLocal,
|
||||||
|
MPI_DOUBLE,
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
c->comm,
|
||||||
|
&requests[0]);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* rank 0 assembles the subdomains */
|
||||||
|
if (c->rank == 0) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < c->size; i++) {
|
||||||
|
MPI_Datatype domainType;
|
||||||
|
int oldSizes[NDIMS] = { kmax, jmax, imax };
|
||||||
|
int newSizes[NDIMS] = { kmaxLocal[i], jmaxLocal[i], imaxLocal[i] };
|
||||||
|
int starts[NDIMS] = { offset[i * NDIMS + KDIM],
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + JDIM],
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + IDIM] };
|
||||||
|
MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
|
||||||
|
oldSizes,
|
||||||
|
newSizes,
|
||||||
|
starts,
|
||||||
|
MPI_ORDER_C,
|
||||||
|
MPI_DOUBLE,
|
||||||
|
&domainType);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&domainType);
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Irecv(dst, 1, domainType, i, 0, c->comm, &requests[i + 1]);
|
||||||
|
MPI_Type_free(&domainType);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Waitall(numRequests, requests, MPI_STATUSES_IGNORE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static int sum(int* sizes, int position)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int sum = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < position; i++) {
|
||||||
|
sum += sizes[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return sum;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// exported subroutines
|
||||||
|
void commReduction(double* v, int op)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (op == MAX) {
|
||||||
|
MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, v, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
} else if (op == SUM) {
|
||||||
|
MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, v, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int commIsBoundary(Comm* c, Direction direction)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
switch (direction) {
|
||||||
|
case LEFT:
|
||||||
|
return c->coords[ICORD] == 0;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case RIGHT:
|
||||||
|
return c->coords[ICORD] == (c->dims[ICORD] - 1);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BOTTOM:
|
||||||
|
return c->coords[JCORD] == 0;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case TOP:
|
||||||
|
return c->coords[JCORD] == (c->dims[JCORD] - 1);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FRONT:
|
||||||
|
return c->coords[KCORD] == 0;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BACK:
|
||||||
|
return c->coords[KCORD] == (c->dims[KCORD] - 1);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case NDIRS:
|
||||||
|
printf("ERROR!\n");
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commExchange(Comm* c, double* grid)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int counts[6] = { 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
|
||||||
|
MPI_Aint displs[6] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Neighbor_alltoallw(grid,
|
||||||
|
counts,
|
||||||
|
displs,
|
||||||
|
c->sbufferTypes,
|
||||||
|
grid,
|
||||||
|
counts,
|
||||||
|
displs,
|
||||||
|
c->rbufferTypes,
|
||||||
|
c->comm);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commShift(Comm* c, double* f, double* g, double* h)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
MPI_Request requests[6] = { MPI_REQUEST_NULL,
|
||||||
|
MPI_REQUEST_NULL,
|
||||||
|
MPI_REQUEST_NULL,
|
||||||
|
MPI_REQUEST_NULL,
|
||||||
|
MPI_REQUEST_NULL,
|
||||||
|
MPI_REQUEST_NULL };
|
||||||
|
|
||||||
|
/* shift G */
|
||||||
|
/* receive ghost cells from bottom neighbor */
|
||||||
|
MPI_Irecv(g,
|
||||||
|
1,
|
||||||
|
c->rbufferTypes[BOTTOM],
|
||||||
|
c->neighbours[BOTTOM],
|
||||||
|
0,
|
||||||
|
c->comm,
|
||||||
|
&requests[0]);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* send ghost cells to top neighbor */
|
||||||
|
MPI_Isend(g, 1, c->sbufferTypes[TOP], c->neighbours[TOP], 0, c->comm, &requests[1]);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* shift F */
|
||||||
|
/* receive ghost cells from left neighbor */
|
||||||
|
MPI_Irecv(f, 1, c->rbufferTypes[LEFT], c->neighbours[LEFT], 1, c->comm, &requests[2]);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* send ghost cells to right neighbor */
|
||||||
|
MPI_Isend(f,
|
||||||
|
1,
|
||||||
|
c->sbufferTypes[RIGHT],
|
||||||
|
c->neighbours[RIGHT],
|
||||||
|
1,
|
||||||
|
c->comm,
|
||||||
|
&requests[3]);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* shift H */
|
||||||
|
/* receive ghost cells from front neighbor */
|
||||||
|
MPI_Irecv(h,
|
||||||
|
1,
|
||||||
|
c->rbufferTypes[FRONT],
|
||||||
|
c->neighbours[FRONT],
|
||||||
|
2,
|
||||||
|
c->comm,
|
||||||
|
&requests[4]);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* send ghost cells to back neighbor */
|
||||||
|
MPI_Isend(h, 1, c->sbufferTypes[BACK], c->neighbours[BACK], 2, c->comm, &requests[5]);
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Waitall(6, requests, MPI_STATUSES_IGNORE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#define G(v, i, j, k) \
|
||||||
|
v[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||||
|
|
||||||
|
void commCollectResult(Comm* c,
|
||||||
|
double* ug,
|
||||||
|
double* vg,
|
||||||
|
double* wg,
|
||||||
|
double* pg,
|
||||||
|
double* u,
|
||||||
|
double* v,
|
||||||
|
double* w,
|
||||||
|
double* p,
|
||||||
|
int kmax,
|
||||||
|
int jmax,
|
||||||
|
int imax)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = c->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = c->jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = c->kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
int offset[c->size * NDIMS];
|
||||||
|
int imaxLocalAll[c->size];
|
||||||
|
int jmaxLocalAll[c->size];
|
||||||
|
int kmaxLocalAll[c->size];
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Gather(&imaxLocal, 1, MPI_INT, imaxLocalAll, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
MPI_Gather(&jmaxLocal, 1, MPI_INT, jmaxLocalAll, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
MPI_Gather(&kmaxLocal, 1, MPI_INT, kmaxLocalAll, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (c->rank == 0) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < c->size; i++) {
|
||||||
|
int coords[NCORDS];
|
||||||
|
MPI_Cart_coords(c->comm, i, NDIMS, coords);
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + IDIM] = sum(imaxLocalAll, coords[ICORD]);
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + JDIM] = sum(jmaxLocalAll, coords[JCORD]);
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + KDIM] = sum(kmaxLocalAll, coords[KCORD]);
|
||||||
|
printf("Rank: %d, Coords(k,j,i): %d %d %d, Size(k,j,i): %d %d %d, "
|
||||||
|
"Offset(k,j,i): %d %d %d\n",
|
||||||
|
i,
|
||||||
|
coords[KCORD],
|
||||||
|
coords[JCORD],
|
||||||
|
coords[ICORD],
|
||||||
|
kmaxLocalAll[i],
|
||||||
|
jmaxLocalAll[i],
|
||||||
|
imaxLocalAll[i],
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + KDIM],
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + JDIM],
|
||||||
|
offset[i * NDIMS + IDIM]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t bytesize = imaxLocal * jmaxLocal * kmaxLocal * sizeof(double);
|
||||||
|
double* tmp = allocate(64, bytesize);
|
||||||
|
int idx = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* collect P */
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
tmp[idx++] = G(p, i, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
assembleResult(c,
|
||||||
|
tmp,
|
||||||
|
pg,
|
||||||
|
imaxLocalAll,
|
||||||
|
jmaxLocalAll,
|
||||||
|
kmaxLocalAll,
|
||||||
|
offset,
|
||||||
|
kmax,
|
||||||
|
jmax,
|
||||||
|
imax);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* collect U */
|
||||||
|
idx = 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++) {
|
||||||
|
tmp[idx++] = (G(u, i, j, k) + G(u, i - 1, j, k)) / 2.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
assembleResult(c,
|
||||||
|
tmp,
|
||||||
|
ug,
|
||||||
|
imaxLocalAll,
|
||||||
|
jmaxLocalAll,
|
||||||
|
kmaxLocalAll,
|
||||||
|
offset,
|
||||||
|
kmax,
|
||||||
|
jmax,
|
||||||
|
imax);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* collect V */
|
||||||
|
idx = 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++) {
|
||||||
|
tmp[idx++] = (G(v, i, j, k) + G(v, i, j - 1, k)) / 2.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
assembleResult(c,
|
||||||
|
tmp,
|
||||||
|
vg,
|
||||||
|
imaxLocalAll,
|
||||||
|
jmaxLocalAll,
|
||||||
|
kmaxLocalAll,
|
||||||
|
offset,
|
||||||
|
kmax,
|
||||||
|
jmax,
|
||||||
|
imax);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* collect W */
|
||||||
|
idx = 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++) {
|
||||||
|
tmp[idx++] = (G(w, i, j, k) + G(w, i, j, k - 1)) / 2.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
assembleResult(c,
|
||||||
|
tmp,
|
||||||
|
wg,
|
||||||
|
imaxLocalAll,
|
||||||
|
jmaxLocalAll,
|
||||||
|
kmaxLocalAll,
|
||||||
|
offset,
|
||||||
|
kmax,
|
||||||
|
jmax,
|
||||||
|
imax);
|
||||||
|
|
||||||
|
free(tmp);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commPrintConfig(Comm* c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fflush(stdout);
|
||||||
|
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
if (commIsMaster(c)) {
|
||||||
|
printf("Communication setup:\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < c->size; i++) {
|
||||||
|
if (i == c->rank) {
|
||||||
|
printf("\tRank %d of %d\n", c->rank, c->size);
|
||||||
|
printf("\tNeighbours (front, back, bottom, top, left, right): %d, %d, %d, "
|
||||||
|
"%d, %d, %d\n",
|
||||||
|
c->neighbours[FRONT],
|
||||||
|
c->neighbours[BACK],
|
||||||
|
c->neighbours[BOTTOM],
|
||||||
|
c->neighbours[TOP],
|
||||||
|
c->neighbours[LEFT],
|
||||||
|
c->neighbours[RIGHT]);
|
||||||
|
printf("\tCoordinates (k,j,i) %d %d %d\n",
|
||||||
|
c->coords[KCORD],
|
||||||
|
c->coords[JCORD],
|
||||||
|
c->coords[ICORD]);
|
||||||
|
printf("\tLocal domain size (k,j,i) %dx%dx%d\n",
|
||||||
|
c->kmaxLocal,
|
||||||
|
c->jmaxLocal,
|
||||||
|
c->imaxLocal);
|
||||||
|
fflush(stdout);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commInit(Comm* c, int kmax, int jmax, int imax)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* setup communication */
|
||||||
|
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &(c->rank));
|
||||||
|
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &(c->size));
|
||||||
|
int dims[NDIMS] = { 0, 0, 0 };
|
||||||
|
int periods[NDIMS] = { 0, 0, 0 };
|
||||||
|
MPI_Dims_create(c->size, NDIMS, dims);
|
||||||
|
MPI_Cart_create(MPI_COMM_WORLD, NCORDS, dims, periods, 0, &c->comm);
|
||||||
|
MPI_Cart_shift(c->comm, ICORD, 1, &c->neighbours[LEFT], &c->neighbours[RIGHT]);
|
||||||
|
MPI_Cart_shift(c->comm, JCORD, 1, &c->neighbours[BOTTOM], &c->neighbours[TOP]);
|
||||||
|
MPI_Cart_shift(c->comm, KCORD, 1, &c->neighbours[FRONT], &c->neighbours[BACK]);
|
||||||
|
MPI_Cart_get(c->comm, NCORDS, c->dims, periods, c->coords);
|
||||||
|
|
||||||
|
c->imaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[ICORD], imax);
|
||||||
|
c->jmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[JCORD], jmax);
|
||||||
|
c->kmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[KCORD], kmax);
|
||||||
|
|
||||||
|
// setup buffer types for communication
|
||||||
|
setupCommunication(c, LEFT, BULK);
|
||||||
|
setupCommunication(c, LEFT, HALO);
|
||||||
|
setupCommunication(c, RIGHT, BULK);
|
||||||
|
setupCommunication(c, RIGHT, HALO);
|
||||||
|
setupCommunication(c, BOTTOM, BULK);
|
||||||
|
setupCommunication(c, BOTTOM, HALO);
|
||||||
|
setupCommunication(c, TOP, BULK);
|
||||||
|
setupCommunication(c, TOP, HALO);
|
||||||
|
setupCommunication(c, FRONT, BULK);
|
||||||
|
setupCommunication(c, FRONT, HALO);
|
||||||
|
setupCommunication(c, BACK, BULK);
|
||||||
|
setupCommunication(c, BACK, HALO);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commFree(Comm* c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int i = 0; i < NDIRS; i++) {
|
||||||
|
MPI_Type_free(&c->sbufferTypes[i]);
|
||||||
|
MPI_Type_free(&c->rbufferTypes[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
57
BasicSolver/3D-mpi-io/src/comm.h
Normal file
57
BasicSolver/3D-mpi-io/src/comm.h
Normal file
@ -0,0 +1,57 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 __COMM_H_
|
||||||
|
#define __COMM_H_
|
||||||
|
#include <mpi.h>
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Spatial directions:
|
||||||
|
* ICORD (0) from 0 (LEFT) to imax (RIGHT)
|
||||||
|
* JCORD (1) from 0 (BOTTOM) to jmax (TOP)
|
||||||
|
* KCORD (2) from 0 (FRONT) to kmax (BACK)
|
||||||
|
* All derived Subarray types are in C ordering
|
||||||
|
* with indices KDIM (0), JDIM(1) and IDIM(2)
|
||||||
|
* */
|
||||||
|
typedef enum direction { LEFT = 0, RIGHT, BOTTOM, TOP, FRONT, BACK, NDIRS } Direction;
|
||||||
|
typedef enum coordinates { ICORD = 0, JCORD, KCORD, NCORDS } Coordinates;
|
||||||
|
typedef enum dimension { KDIM = 0, JDIM, IDIM, NDIMS } Dimension;
|
||||||
|
enum layer { HALO = 0, BULK };
|
||||||
|
enum op { MAX = 0, SUM };
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct {
|
||||||
|
int rank;
|
||||||
|
int size;
|
||||||
|
MPI_Comm comm;
|
||||||
|
MPI_Datatype sbufferTypes[NDIRS];
|
||||||
|
MPI_Datatype rbufferTypes[NDIRS];
|
||||||
|
int neighbours[NDIRS];
|
||||||
|
int coords[NDIMS], dims[NDIMS];
|
||||||
|
int imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal;
|
||||||
|
MPI_File fh;
|
||||||
|
} Comm;
|
||||||
|
|
||||||
|
extern void commInit(Comm* comm, int kmax, int jmax, int imax);
|
||||||
|
extern void commFree(Comm* comm);
|
||||||
|
extern void commPrintConfig(Comm*);
|
||||||
|
extern void commExchange(Comm*, double*);
|
||||||
|
extern void commShift(Comm* c, double* f, double* g, double* h);
|
||||||
|
extern void commReduction(double* v, int op);
|
||||||
|
extern int commIsBoundary(Comm* c, Direction direction);
|
||||||
|
extern void commCollectResult(Comm* c,
|
||||||
|
double* ug,
|
||||||
|
double* vg,
|
||||||
|
double* wg,
|
||||||
|
double* pg,
|
||||||
|
double* u,
|
||||||
|
double* v,
|
||||||
|
double* w,
|
||||||
|
double* p,
|
||||||
|
int kmax,
|
||||||
|
int jmax,
|
||||||
|
int imax);
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline int commIsMaster(Comm* c) { return c->rank == 0; }
|
||||||
|
#endif // __COMM_H_
|
16
BasicSolver/3D-mpi-io/src/grid.h
Normal file
16
BasicSolver/3D-mpi-io/src/grid.h
Normal file
@ -0,0 +1,16 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 __GRID_H_
|
||||||
|
#define __GRID_H_
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct {
|
||||||
|
double dx, dy, dz;
|
||||||
|
int imax, jmax, kmax;
|
||||||
|
double xlength, ylength, zlength;
|
||||||
|
} Grid;
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif // __GRID_H_
|
54
BasicSolver/3D-mpi-io/src/likwid-marker.h
Normal file
54
BasicSolver/3D-mpi-io/src/likwid-marker.h
Normal file
@ -0,0 +1,54 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* =======================================================================================
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Author: Jan Eitzinger (je), jan.eitzinger@fau.de
|
||||||
|
* Copyright (c) 2020 RRZE, University Erlangen-Nuremberg
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
|
||||||
|
* of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
|
||||||
|
* in the Software without restriction, including without limitation the rights
|
||||||
|
* to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
|
||||||
|
* copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
|
||||||
|
* furnished to do so, subject to the following conditions:
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
|
||||||
|
* copies or substantial portions of the Software.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
|
||||||
|
* IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
|
||||||
|
* FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
|
||||||
|
* AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
|
||||||
|
* LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
|
||||||
|
* OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
|
||||||
|
* SOFTWARE.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* =======================================================================================
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#ifndef LIKWID_MARKERS_H
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKERS_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef LIKWID_PERFMON
|
||||||
|
#include <likwid.h>
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_INIT likwid_markerInit()
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_THREADINIT likwid_markerThreadInit()
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_SWITCH likwid_markerNextGroup()
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_REGISTER(regionTag) likwid_markerRegisterRegion(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_START(regionTag) likwid_markerStartRegion(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_STOP(regionTag) likwid_markerStopRegion(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_CLOSE likwid_markerClose()
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_RESET(regionTag) likwid_markerResetRegion(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_GET(regionTag, nevents, events, time, count) \
|
||||||
|
likwid_markerGetRegion(regionTag, nevents, events, time, count)
|
||||||
|
#else /* LIKWID_PERFMON */
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_INIT
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_THREADINIT
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_SWITCH
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_REGISTER(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_START(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_STOP(regionTag)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_CLOSE
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_GET(regionTag, nevents, events, time, count)
|
||||||
|
#define LIKWID_MARKER_RESET(regionTag)
|
||||||
|
#endif /* LIKWID_PERFMON */
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif /*LIKWID_MARKERS_H*/
|
117
BasicSolver/3D-mpi-io/src/main.c
Normal file
117
BasicSolver/3D-mpi-io/src/main.c
Normal file
@ -0,0 +1,117 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <float.h>
|
||||||
|
#include <limits.h>
|
||||||
|
#include <mpi.h>
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
#include <unistd.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "allocate.h"
|
||||||
|
#include "parameter.h"
|
||||||
|
#include "progress.h"
|
||||||
|
#include "solver.h"
|
||||||
|
#include "test.h"
|
||||||
|
#include "timing.h"
|
||||||
|
#include "vtkWriter.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
int main(int argc, char** argv)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int rank;
|
||||||
|
double timeStart, timeStop;
|
||||||
|
Parameter params;
|
||||||
|
Solver solver;
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Init(&argc, &argv);
|
||||||
|
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
|
||||||
|
initParameter(¶ms);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (argc != 2) {
|
||||||
|
printf("Usage: %s <configFile>\n", argv[0]);
|
||||||
|
exit(EXIT_SUCCESS);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
readParameter(¶ms, argv[1]);
|
||||||
|
if (commIsMaster(&solver.comm)) {
|
||||||
|
printParameter(¶ms);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
initSolver(&solver, ¶ms);
|
||||||
|
#ifndef VERBOSE
|
||||||
|
initProgress(solver.te);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
double tau = solver.tau;
|
||||||
|
double te = solver.te;
|
||||||
|
double t = 0.0;
|
||||||
|
int nt = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
timeStart = getTimeStamp();
|
||||||
|
while (t <= te) {
|
||||||
|
if (tau > 0.0) computeTimestep(&solver);
|
||||||
|
setBoundaryConditions(&solver);
|
||||||
|
setSpecialBoundaryCondition(&solver);
|
||||||
|
computeFG(&solver);
|
||||||
|
computeRHS(&solver);
|
||||||
|
// if (nt % 100 == 0) normalizePressure(&solver);
|
||||||
|
solve(&solver);
|
||||||
|
adaptUV(&solver);
|
||||||
|
t += solver.dt;
|
||||||
|
nt++;
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef VERBOSE
|
||||||
|
if (commIsMaster(&solver.comm)) {
|
||||||
|
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, solver.dt);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#else
|
||||||
|
printProgress(t);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
timeStop = getTimeStamp();
|
||||||
|
stopProgress();
|
||||||
|
if (commIsMaster(&solver.comm)) {
|
||||||
|
printf("Solution took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// testInit(&solver);
|
||||||
|
// commExchange(&solver.comm, solver.p);
|
||||||
|
// testPrintHalo(&solver, solver.p);
|
||||||
|
|
||||||
|
double *pg, *ug, *vg, *wg;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsMaster(&solver.comm)) {
|
||||||
|
size_t bytesize = solver.grid.imax * solver.grid.jmax * solver.grid.kmax *
|
||||||
|
sizeof(double);
|
||||||
|
|
||||||
|
pg = allocate(64, bytesize);
|
||||||
|
ug = allocate(64, bytesize);
|
||||||
|
vg = allocate(64, bytesize);
|
||||||
|
wg = allocate(64, bytesize);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
commCollectResult(&solver.comm,
|
||||||
|
ug,
|
||||||
|
vg,
|
||||||
|
wg,
|
||||||
|
pg,
|
||||||
|
solver.u,
|
||||||
|
solver.v,
|
||||||
|
solver.w,
|
||||||
|
solver.p,
|
||||||
|
solver.grid.kmax,
|
||||||
|
solver.grid.jmax,
|
||||||
|
solver.grid.imax);
|
||||||
|
|
||||||
|
VtkOptions opts = { .grid = solver.grid, .comm = solver.comm };
|
||||||
|
vtkOpen(&opts, solver.problem);
|
||||||
|
vtkScalar(&opts, "pressure", pg);
|
||||||
|
vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { ug, vg, wg });
|
||||||
|
vtkClose(&opts);
|
||||||
|
|
||||||
|
commFree(&solver.comm);
|
||||||
|
MPI_Finalize();
|
||||||
|
return EXIT_SUCCESS;
|
||||||
|
}
|
126
BasicSolver/3D-mpi-io/src/parameter.c
Normal file
126
BasicSolver/3D-mpi-io/src/parameter.c
Normal file
@ -0,0 +1,126 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
#include <string.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "parameter.h"
|
||||||
|
#include "util.h"
|
||||||
|
#define MAXLINE 4096
|
||||||
|
|
||||||
|
void initParameter(Parameter* param)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
param->xlength = 1.0;
|
||||||
|
param->ylength = 1.0;
|
||||||
|
param->zlength = 1.0;
|
||||||
|
param->imax = 100;
|
||||||
|
param->jmax = 100;
|
||||||
|
param->kmax = 100;
|
||||||
|
param->itermax = 1000;
|
||||||
|
param->eps = 0.0001;
|
||||||
|
param->omg = 1.7;
|
||||||
|
param->re = 100.0;
|
||||||
|
param->gamma = 0.9;
|
||||||
|
param->tau = 0.5;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
FILE* fp = fopen(filename, "r");
|
||||||
|
char line[MAXLINE];
|
||||||
|
int i;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!fp) {
|
||||||
|
fprintf(stderr, "Could not open parameter file: %s\n", filename);
|
||||||
|
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
while (!feof(fp)) {
|
||||||
|
line[0] = '\0';
|
||||||
|
fgets(line, MAXLINE, fp);
|
||||||
|
for (i = 0; line[i] != '\0' && line[i] != '#'; i++)
|
||||||
|
;
|
||||||
|
line[i] = '\0';
|
||||||
|
|
||||||
|
char* tok = strtok(line, " ");
|
||||||
|
char* val = strtok(NULL, " ");
|
||||||
|
|
||||||
|
#define PARSE_PARAM(p, f) \
|
||||||
|
if (strncmp(tok, #p, sizeof(#p) / sizeof(#p[0]) - 1) == 0) { \
|
||||||
|
param->p = f(val); \
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#define PARSE_STRING(p) PARSE_PARAM(p, strdup)
|
||||||
|
#define PARSE_INT(p) PARSE_PARAM(p, atoi)
|
||||||
|
#define PARSE_REAL(p) PARSE_PARAM(p, atof)
|
||||||
|
|
||||||
|
if (tok != NULL && val != NULL) {
|
||||||
|
PARSE_REAL(xlength);
|
||||||
|
PARSE_REAL(ylength);
|
||||||
|
PARSE_REAL(zlength);
|
||||||
|
PARSE_INT(imax);
|
||||||
|
PARSE_INT(jmax);
|
||||||
|
PARSE_INT(kmax);
|
||||||
|
PARSE_INT(itermax);
|
||||||
|
PARSE_REAL(eps);
|
||||||
|
PARSE_REAL(omg);
|
||||||
|
PARSE_REAL(re);
|
||||||
|
PARSE_REAL(tau);
|
||||||
|
PARSE_REAL(gamma);
|
||||||
|
PARSE_REAL(dt);
|
||||||
|
PARSE_REAL(te);
|
||||||
|
PARSE_REAL(gx);
|
||||||
|
PARSE_REAL(gy);
|
||||||
|
PARSE_REAL(gz);
|
||||||
|
PARSE_STRING(name);
|
||||||
|
PARSE_INT(bcLeft);
|
||||||
|
PARSE_INT(bcRight);
|
||||||
|
PARSE_INT(bcBottom);
|
||||||
|
PARSE_INT(bcTop);
|
||||||
|
PARSE_INT(bcFront);
|
||||||
|
PARSE_INT(bcBack);
|
||||||
|
PARSE_REAL(u_init);
|
||||||
|
PARSE_REAL(v_init);
|
||||||
|
PARSE_REAL(w_init);
|
||||||
|
PARSE_REAL(p_init);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fclose(fp);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void printParameter(Parameter* param)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Parameters for %s\n", param->name);
|
||||||
|
printf("Boundary conditions Left:%d Right:%d Bottom:%d Top:%d Front:%d "
|
||||||
|
"Back:%d\n",
|
||||||
|
param->bcLeft,
|
||||||
|
param->bcRight,
|
||||||
|
param->bcBottom,
|
||||||
|
param->bcTop,
|
||||||
|
param->bcFront,
|
||||||
|
param->bcBack);
|
||||||
|
printf("\tReynolds number: %.2f\n", param->re);
|
||||||
|
printf("\tInit arrays: U:%.2f V:%.2f W:%.2f P:%.2f\n",
|
||||||
|
param->u_init,
|
||||||
|
param->v_init,
|
||||||
|
param->w_init,
|
||||||
|
param->p_init);
|
||||||
|
printf("Geometry data:\n");
|
||||||
|
printf("\tDomain box size (x, y, z): %.2f, %.2f, %.2f\n",
|
||||||
|
param->xlength,
|
||||||
|
param->ylength,
|
||||||
|
param->zlength);
|
||||||
|
printf("\tCells (x, y, z): %d, %d, %d\n", param->imax, param->jmax, param->kmax);
|
||||||
|
printf("Timestep parameters:\n");
|
||||||
|
printf("\tDefault stepsize: %.2f, Final time %.2f\n", param->dt, param->te);
|
||||||
|
printf("\tTau factor: %.2f\n", param->tau);
|
||||||
|
printf("Iterative solver parameters:\n");
|
||||||
|
printf("\tMax iterations: %d\n", param->itermax);
|
||||||
|
printf("\tepsilon (stopping tolerance) : %f\n", param->eps);
|
||||||
|
printf("\tgamma (stopping tolerance) : %f\n", param->gamma);
|
||||||
|
printf("\tomega (SOR relaxation): %f\n", param->omg);
|
||||||
|
}
|
26
BasicSolver/3D-mpi-io/src/parameter.h
Normal file
26
BasicSolver/3D-mpi-io/src/parameter.h
Normal file
@ -0,0 +1,26 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 __PARAMETER_H_
|
||||||
|
#define __PARAMETER_H_
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct {
|
||||||
|
int imax, jmax, kmax;
|
||||||
|
double xlength, ylength, zlength;
|
||||||
|
int itermax;
|
||||||
|
double eps, omg;
|
||||||
|
double re, tau, gamma;
|
||||||
|
double te, dt;
|
||||||
|
double gx, gy, gz;
|
||||||
|
char* name;
|
||||||
|
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
||||||
|
double u_init, v_init, w_init, p_init;
|
||||||
|
} Parameter;
|
||||||
|
|
||||||
|
void initParameter(Parameter*);
|
||||||
|
void readParameter(Parameter*, const char*);
|
||||||
|
void printParameter(Parameter*);
|
||||||
|
#endif
|
51
BasicSolver/3D-mpi-io/src/progress.c
Normal file
51
BasicSolver/3D-mpi-io/src/progress.c
Normal file
@ -0,0 +1,51 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* 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.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <math.h>
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
#include <string.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "progress.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
static double _end;
|
||||||
|
static int _current;
|
||||||
|
|
||||||
|
void initProgress(double end)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
_end = end;
|
||||||
|
_current = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
printf("[ ]");
|
||||||
|
fflush(stdout);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void printProgress(double current)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int new = (int)rint((current / _end) * 10.0);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (new > _current) {
|
||||||
|
char progress[11];
|
||||||
|
_current = new;
|
||||||
|
progress[0] = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 10; i++) {
|
||||||
|
if (i < _current) {
|
||||||
|
sprintf(progress + strlen(progress), "#");
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
sprintf(progress + strlen(progress), " ");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
printf("\r[%s]", progress);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
fflush(stdout);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void stopProgress()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("\n");
|
||||||
|
fflush(stdout);
|
||||||
|
}
|
14
BasicSolver/3D-mpi-io/src/progress.h
Normal file
14
BasicSolver/3D-mpi-io/src/progress.h
Normal file
@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#ifndef __PROGRESS_H_
|
||||||
|
#define __PROGRESS_H_
|
||||||
|
|
||||||
|
extern void initProgress(double);
|
||||||
|
extern void printProgress(double);
|
||||||
|
extern void stopProgress();
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
845
BasicSolver/3D-mpi-io/src/solver.c
Normal file
845
BasicSolver/3D-mpi-io/src/solver.c
Normal file
@ -0,0 +1,845 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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"
|
||||||
|
|
||||||
|
#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)]
|
||||||
|
|
||||||
|
static void printConfig(Solver* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (commIsMaster(&s->comm)) {
|
||||||
|
printf("Parameters for #%s#\n", s->problem);
|
||||||
|
printf("BC Left:%d Right:%d Bottom:%d Top:%d Front:%d Back:%d\n",
|
||||||
|
s->bcLeft,
|
||||||
|
s->bcRight,
|
||||||
|
s->bcBottom,
|
||||||
|
s->bcTop,
|
||||||
|
s->bcFront,
|
||||||
|
s->bcBack);
|
||||||
|
printf("\tReynolds number: %.2f\n", s->re);
|
||||||
|
printf("\tGx Gy: %.2f %.2f %.2f\n", s->gx, s->gy, s->gz);
|
||||||
|
printf("Geometry data:\n");
|
||||||
|
printf("\tDomain box size (x, y, z): %.2f, %.2f, %.2f\n",
|
||||||
|
s->grid.xlength,
|
||||||
|
s->grid.ylength,
|
||||||
|
s->grid.zlength);
|
||||||
|
printf("\tCells (x, y, z): %d, %d, %d\n",
|
||||||
|
s->grid.imax,
|
||||||
|
s->grid.jmax,
|
||||||
|
s->grid.kmax);
|
||||||
|
printf("\tCell size (dx, dy, dz): %f, %f, %f\n",
|
||||||
|
s->grid.dx,
|
||||||
|
s->grid.dy,
|
||||||
|
s->grid.dz);
|
||||||
|
printf("Timestep parameters:\n");
|
||||||
|
printf("\tDefault stepsize: %.2f, Final time %.2f\n", s->dt, s->te);
|
||||||
|
printf("\tdt bound: %.6f\n", s->dtBound);
|
||||||
|
printf("\tTau factor: %.2f\n", s->tau);
|
||||||
|
printf("Iterative parameters:\n");
|
||||||
|
printf("\tMax iterations: %d\n", s->itermax);
|
||||||
|
printf("\tepsilon (stopping tolerance) : %f\n", s->eps);
|
||||||
|
printf("\tgamma factor: %f\n", s->gamma);
|
||||||
|
printf("\tomega (SOR relaxation): %f\n", s->omega);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
commPrintConfig(&s->comm);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void initSolver(Solver* s, Parameter* params)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s->problem = params->name;
|
||||||
|
s->bcLeft = params->bcLeft;
|
||||||
|
s->bcRight = params->bcRight;
|
||||||
|
s->bcBottom = params->bcBottom;
|
||||||
|
s->bcTop = params->bcTop;
|
||||||
|
s->bcFront = params->bcFront;
|
||||||
|
s->bcBack = params->bcBack;
|
||||||
|
|
||||||
|
s->grid.imax = params->imax;
|
||||||
|
s->grid.jmax = params->jmax;
|
||||||
|
s->grid.kmax = params->kmax;
|
||||||
|
s->grid.xlength = params->xlength;
|
||||||
|
s->grid.ylength = params->ylength;
|
||||||
|
s->grid.zlength = params->zlength;
|
||||||
|
s->grid.dx = params->xlength / params->imax;
|
||||||
|
s->grid.dy = params->ylength / params->jmax;
|
||||||
|
s->grid.dz = params->zlength / params->kmax;
|
||||||
|
|
||||||
|
s->eps = params->eps;
|
||||||
|
s->omega = params->omg;
|
||||||
|
s->itermax = params->itermax;
|
||||||
|
s->re = params->re;
|
||||||
|
s->gx = params->gx;
|
||||||
|
s->gy = params->gy;
|
||||||
|
s->gz = params->gz;
|
||||||
|
s->dt = params->dt;
|
||||||
|
s->te = params->te;
|
||||||
|
s->tau = params->tau;
|
||||||
|
s->gamma = params->gamma;
|
||||||
|
|
||||||
|
commInit(&s->comm, s->grid.kmax, s->grid.jmax, s->grid.imax);
|
||||||
|
/* allocate arrays */
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
size_t size = (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) * (kmaxLocal + 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
s->u = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->v = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->w = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->p = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->rhs = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->f = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->g = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
s->h = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < size; i++) {
|
||||||
|
s->u[i] = params->u_init;
|
||||||
|
s->v[i] = params->v_init;
|
||||||
|
s->w[i] = params->w_init;
|
||||||
|
s->p[i] = params->p_init;
|
||||||
|
s->rhs[i] = 0.0;
|
||||||
|
s->f[i] = 0.0;
|
||||||
|
s->g[i] = 0.0;
|
||||||
|
s->h[i] = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double dx = s->grid.dx;
|
||||||
|
double dy = s->grid.dy;
|
||||||
|
double dz = s->grid.dz;
|
||||||
|
|
||||||
|
double invSqrSum = 1.0 / (dx * dx) + 1.0 / (dy * dy) + 1.0 / (dz * dz);
|
||||||
|
s->dtBound = 0.5 * s->re * 1.0 / invSqrSum;
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef VERBOSE
|
||||||
|
printConfig(s);
|
||||||
|
#endif /* VERBOSE */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void computeRHS(Solver* 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;
|
||||||
|
commExchange(&s->comm, p);
|
||||||
|
|
||||||
|
while ((res >= epssq) && (it < itermax)) {
|
||||||
|
res = 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++) {
|
||||||
|
|
||||||
|
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);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
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;
|
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|
}
|
||||||
|
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||||||
|
void normalizePressure(Solver* s)
|
||||||
|
{
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||||||
|
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 jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double* u = s->u;
|
||||||
|
double* v = s->v;
|
||||||
|
double* w = s->w;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, TOP)) {
|
||||||
|
switch (s->bcTop) {
|
||||||
|
case NOSLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, jmaxLocal + 1, k) = -U(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
V(i, jmaxLocal, k) = 0.0;
|
||||||
|
W(i, jmaxLocal + 1, k) = -W(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case SLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, jmaxLocal + 1, k) = U(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
V(i, jmaxLocal, k) = 0.0;
|
||||||
|
W(i, jmaxLocal + 1, k) = W(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OUTFLOW:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, jmaxLocal + 1, k) = U(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
V(i, jmaxLocal, k) = V(i, jmaxLocal - 1, k);
|
||||||
|
W(i, jmaxLocal + 1, k) = W(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PERIODIC:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, BOTTOM)) {
|
||||||
|
switch (s->bcBottom) {
|
||||||
|
case NOSLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, 0, k) = -U(i, 1, k);
|
||||||
|
V(i, 0, k) = 0.0;
|
||||||
|
W(i, 0, k) = -W(i, 1, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case SLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, 0, k) = U(i, 1, k);
|
||||||
|
V(i, 0, k) = 0.0;
|
||||||
|
W(i, 0, k) = W(i, 1, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OUTFLOW:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, 0, k) = U(i, 1, k);
|
||||||
|
V(i, 0, k) = V(i, 1, k);
|
||||||
|
W(i, 0, k) = W(i, 1, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PERIODIC:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
|
||||||
|
switch (s->bcLeft) {
|
||||||
|
case NOSLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(0, j, k) = 0.0;
|
||||||
|
V(0, j, k) = -V(1, j, k);
|
||||||
|
W(0, j, k) = -W(1, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case SLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(0, j, k) = 0.0;
|
||||||
|
V(0, j, k) = V(1, j, k);
|
||||||
|
W(0, j, k) = W(1, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OUTFLOW:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(0, j, k) = U(1, j, k);
|
||||||
|
V(0, j, k) = V(1, j, k);
|
||||||
|
W(0, j, k) = W(1, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PERIODIC:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, RIGHT)) {
|
||||||
|
switch (s->bcRight) {
|
||||||
|
case NOSLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(imaxLocal, j, k) = 0.0;
|
||||||
|
V(imaxLocal + 1, j, k) = -V(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
W(imaxLocal + 1, j, k) = -W(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case SLIP:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(imaxLocal, j, k) = 0.0;
|
||||||
|
V(imaxLocal + 1, j, k) = V(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
W(imaxLocal + 1, j, k) = W(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OUTFLOW:
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(imaxLocal, j, k) = U(imaxLocal - 1, j, k);
|
||||||
|
V(imaxLocal + 1, j, k) = V(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
W(imaxLocal + 1, j, k) = W(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PERIODIC:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, FRONT)) {
|
||||||
|
switch (s->bcFront) {
|
||||||
|
case NOSLIP:
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, 0) = -U(i, j, 1);
|
||||||
|
V(i, j, 0) = -V(i, j, 1);
|
||||||
|
W(i, j, 0) = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case SLIP:
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, 0) = U(i, j, 1);
|
||||||
|
V(i, j, 0) = V(i, j, 1);
|
||||||
|
W(i, j, 0) = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OUTFLOW:
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, 0) = U(i, j, 1);
|
||||||
|
V(i, j, 0) = V(i, j, 1);
|
||||||
|
W(i, j, 0) = W(i, j, 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PERIODIC:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, BACK)) {
|
||||||
|
switch (s->bcBack) {
|
||||||
|
case NOSLIP:
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, kmaxLocal + 1) = -U(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
V(i, j, kmaxLocal + 1) = -V(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
W(i, j, kmaxLocal) = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case SLIP:
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, kmaxLocal + 1) = U(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
V(i, j, kmaxLocal + 1) = V(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
W(i, j, kmaxLocal) = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OUTFLOW:
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, kmaxLocal + 1) = U(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
V(i, j, kmaxLocal + 1) = V(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
W(i, j, kmaxLocal) = W(i, j, kmaxLocal - 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PERIODIC:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void setSpecialBoundaryCondition(Solver* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double* u = s->u;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (strcmp(s->problem, "dcavity") == 0) {
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, TOP)) {
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal; i++) {
|
||||||
|
U(i, jmaxLocal + 1, k) = 2.0 - U(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else if (strcmp(s->problem, "canal") == 0) {
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
U(0, j, k) = 2.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void computeFG(Solver* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double* u = s->u;
|
||||||
|
double* v = s->v;
|
||||||
|
double* w = s->w;
|
||||||
|
double* f = s->f;
|
||||||
|
double* g = s->g;
|
||||||
|
double* h = s->h;
|
||||||
|
|
||||||
|
double gx = s->gx;
|
||||||
|
double gy = s->gy;
|
||||||
|
double gz = s->gz;
|
||||||
|
double dt = s->dt;
|
||||||
|
|
||||||
|
double gamma = s->gamma;
|
||||||
|
double inverseRe = 1.0 / s->re;
|
||||||
|
double inverseDx = 1.0 / s->grid.dx;
|
||||||
|
double inverseDy = 1.0 / s->grid.dy;
|
||||||
|
double inverseDz = 1.0 / s->grid.dz;
|
||||||
|
double du2dx, dv2dy, dw2dz;
|
||||||
|
double duvdx, duwdx, duvdy, dvwdy, duwdz, dvwdz;
|
||||||
|
double du2dx2, du2dy2, du2dz2;
|
||||||
|
double dv2dx2, dv2dy2, dv2dz2;
|
||||||
|
double dw2dx2, dw2dy2, dw2dz2;
|
||||||
|
|
||||||
|
commExchange(&s->comm, u);
|
||||||
|
commExchange(&s->comm, v);
|
||||||
|
commExchange(&s->comm, w);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
du2dx = inverseDx * 0.25 *
|
||||||
|
((U(i, j, k) + U(i + 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i + 1, j, k)) -
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i - 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i - 1, j, k))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDx * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(U(i, j, k) + U(i + 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) - U(i + 1, j, k)) +
|
||||||
|
fabs(U(i, j, k) + U(i - 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) - U(i - 1, j, k)));
|
||||||
|
|
||||||
|
duvdy = inverseDy * 0.25 *
|
||||||
|
((V(i, j, k) + V(i + 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i, j + 1, k)) -
|
||||||
|
(V(i, j - 1, k) + V(i + 1, j - 1, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i, j - 1, k))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDy * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(V(i, j, k) + V(i + 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) - U(i, j + 1, k)) +
|
||||||
|
fabs(V(i, j - 1, k) + V(i + 1, j - 1, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) - U(i, j - 1, k)));
|
||||||
|
|
||||||
|
duwdz = inverseDz * 0.25 *
|
||||||
|
((W(i, j, k) + W(i + 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i, j, k + 1)) -
|
||||||
|
(W(i, j, k - 1) + W(i + 1, j, k - 1)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) + U(i, j, k - 1))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDz * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(W(i, j, k) + W(i + 1, j, k)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) - U(i, j, k + 1)) +
|
||||||
|
fabs(W(i, j, k - 1) + W(i + 1, j, k - 1)) *
|
||||||
|
(U(i, j, k) - U(i, j, k - 1)));
|
||||||
|
|
||||||
|
du2dx2 = inverseDx * inverseDx *
|
||||||
|
(U(i + 1, j, k) - 2.0 * U(i, j, k) + U(i - 1, j, k));
|
||||||
|
du2dy2 = inverseDy * inverseDy *
|
||||||
|
(U(i, j + 1, k) - 2.0 * U(i, j, k) + U(i, j - 1, k));
|
||||||
|
du2dz2 = inverseDz * inverseDz *
|
||||||
|
(U(i, j, k + 1) - 2.0 * U(i, j, k) + U(i, j, k - 1));
|
||||||
|
F(i, j, k) = U(i, j, k) + dt * (inverseRe * (du2dx2 + du2dy2 + du2dz2) -
|
||||||
|
du2dx - duvdy - duwdz + gx);
|
||||||
|
|
||||||
|
duvdx = inverseDx * 0.25 *
|
||||||
|
((U(i, j, k) + U(i, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i + 1, j, k)) -
|
||||||
|
(U(i - 1, j, k) + U(i - 1, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i - 1, j, k))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDx * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(U(i, j, k) + U(i, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) - V(i + 1, j, k)) +
|
||||||
|
fabs(U(i - 1, j, k) + U(i - 1, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) - V(i - 1, j, k)));
|
||||||
|
|
||||||
|
dv2dy = inverseDy * 0.25 *
|
||||||
|
((V(i, j, k) + V(i, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i, j + 1, k)) -
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i, j - 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i, j - 1, k))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDy * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(V(i, j, k) + V(i, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) - V(i, j + 1, k)) +
|
||||||
|
fabs(V(i, j, k) + V(i, j - 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) - V(i, j - 1, k)));
|
||||||
|
|
||||||
|
dvwdz = inverseDz * 0.25 *
|
||||||
|
((W(i, j, k) + W(i, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i, j, k + 1)) -
|
||||||
|
(W(i, j, k - 1) + W(i, j + 1, k - 1)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) + V(i, j, k + 1))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDz * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(W(i, j, k) + W(i, j + 1, k)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) - V(i, j, k + 1)) +
|
||||||
|
fabs(W(i, j, k - 1) + W(i, j + 1, k - 1)) *
|
||||||
|
(V(i, j, k) - V(i, j, k + 1)));
|
||||||
|
|
||||||
|
dv2dx2 = inverseDx * inverseDx *
|
||||||
|
(V(i + 1, j, k) - 2.0 * V(i, j, k) + V(i - 1, j, k));
|
||||||
|
dv2dy2 = inverseDy * inverseDy *
|
||||||
|
(V(i, j + 1, k) - 2.0 * V(i, j, k) + V(i, j - 1, k));
|
||||||
|
dv2dz2 = inverseDz * inverseDz *
|
||||||
|
(V(i, j, k + 1) - 2.0 * V(i, j, k) + V(i, j, k - 1));
|
||||||
|
G(i, j, k) = V(i, j, k) + dt * (inverseRe * (dv2dx2 + dv2dy2 + dv2dz2) -
|
||||||
|
duvdx - dv2dy - dvwdz + gy);
|
||||||
|
|
||||||
|
duwdx = inverseDx * 0.25 *
|
||||||
|
((U(i, j, k) + U(i, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i + 1, j, k)) -
|
||||||
|
(U(i - 1, j, k) + U(i - 1, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i - 1, j, k))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDx * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(U(i, j, k) + U(i, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) - W(i + 1, j, k)) +
|
||||||
|
fabs(U(i - 1, j, k) + U(i - 1, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) - W(i - 1, j, k)));
|
||||||
|
|
||||||
|
dvwdy = inverseDy * 0.25 *
|
||||||
|
((V(i, j, k) + V(i, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i, j + 1, k)) -
|
||||||
|
(V(i, j - 1, k + 1) + V(i, j - 1, k)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i, j - 1, k))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDy * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(V(i, j, k) + V(i, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) - W(i, j + 1, k)) +
|
||||||
|
fabs(V(i, j - 1, k + 1) + V(i, j - 1, k)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) - W(i, j - 1, k)));
|
||||||
|
|
||||||
|
dw2dz = inverseDz * 0.25 *
|
||||||
|
((W(i, j, k) + W(i, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i, j, k + 1)) -
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i, j, k - 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) + W(i, j, k - 1))) +
|
||||||
|
gamma * inverseDz * 0.25 *
|
||||||
|
(fabs(W(i, j, k) + W(i, j, k + 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) - W(i, j, k + 1)) +
|
||||||
|
fabs(W(i, j, k) + W(i, j, k - 1)) *
|
||||||
|
(W(i, j, k) - W(i, j, k - 1)));
|
||||||
|
|
||||||
|
dw2dx2 = inverseDx * inverseDx *
|
||||||
|
(W(i + 1, j, k) - 2.0 * W(i, j, k) + W(i - 1, j, k));
|
||||||
|
dw2dy2 = inverseDy * inverseDy *
|
||||||
|
(W(i, j + 1, k) - 2.0 * W(i, j, k) + W(i, j - 1, k));
|
||||||
|
dw2dz2 = inverseDz * inverseDz *
|
||||||
|
(W(i, j, k + 1) - 2.0 * W(i, j, k) + W(i, j, k - 1));
|
||||||
|
H(i, j, k) = W(i, j, k) + dt * (inverseRe * (dw2dx2 + dw2dy2 + dw2dz2) -
|
||||||
|
duwdx - dvwdy - dw2dz + gz);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* ----------------------------- boundary of F ---------------------------
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
F(0, j, k) = U(0, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, RIGHT)) {
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
F(imaxLocal, j, k) = U(imaxLocal, j, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* ----------------------------- boundary of G ---------------------------
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, BOTTOM)) {
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
G(i, 0, k) = V(i, 0, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, TOP)) {
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
G(i, jmaxLocal, k) = V(i, jmaxLocal, k);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* ----------------------------- boundary of H ---------------------------
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, FRONT)) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
H(i, j, 0) = W(i, j, 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(&s->comm, BACK)) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
H(i, j, kmaxLocal) = W(i, j, kmaxLocal);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void adaptUV(Solver* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double* p = s->p;
|
||||||
|
double* u = s->u;
|
||||||
|
double* v = s->v;
|
||||||
|
double* w = s->w;
|
||||||
|
double* f = s->f;
|
||||||
|
double* g = s->g;
|
||||||
|
double* h = s->h;
|
||||||
|
|
||||||
|
double factorX = s->dt / s->grid.dx;
|
||||||
|
double factorY = s->dt / s->grid.dy;
|
||||||
|
double factorZ = s->dt / s->grid.dz;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
U(i, j, k) = F(i, j, k) - (P(i + 1, j, k) - P(i, j, k)) * factorX;
|
||||||
|
V(i, j, k) = G(i, j, k) - (P(i, j + 1, k) - P(i, j, k)) * factorY;
|
||||||
|
W(i, j, k) = H(i, j, k) - (P(i, j, k + 1) - P(i, j, k)) * factorZ;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
45
BasicSolver/3D-mpi-io/src/solver.h
Normal file
45
BasicSolver/3D-mpi-io/src/solver.h
Normal file
@ -0,0 +1,45 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 __SOLVER_H_
|
||||||
|
#define __SOLVER_H_
|
||||||
|
#include "comm.h"
|
||||||
|
#include "grid.h"
|
||||||
|
#include "parameter.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;
|
||||||
|
/* communication */
|
||||||
|
Comm comm;
|
||||||
|
} Solver;
|
||||||
|
|
||||||
|
void initSolver(Solver*, Parameter*);
|
||||||
|
void computeRHS(Solver*);
|
||||||
|
void solve(Solver*);
|
||||||
|
void normalizePressure(Solver*);
|
||||||
|
void computeTimestep(Solver*);
|
||||||
|
void setBoundaryConditions(Solver*);
|
||||||
|
void setSpecialBoundaryCondition(Solver*);
|
||||||
|
void computeFG(Solver*);
|
||||||
|
void adaptUV(Solver*);
|
||||||
|
#endif
|
118
BasicSolver/3D-mpi-io/src/test.c
Normal file
118
BasicSolver/3D-mpi-io/src/test.c
Normal file
@ -0,0 +1,118 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <string.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "test.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#define G(v, i, j, k) \
|
||||||
|
v[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||||
|
|
||||||
|
void testInit(Solver* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
int myrank = s->comm.rank;
|
||||||
|
double* p = s->p;
|
||||||
|
double* f = s->f;
|
||||||
|
double* g = s->g;
|
||||||
|
double* h = s->h;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int k = 0; k < kmaxLocal + 2; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 0; j < jmaxLocal + 2; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < imaxLocal + 2; i++) {
|
||||||
|
G(p, i, j, k) = myrank;
|
||||||
|
G(f, i, j, k) = myrank;
|
||||||
|
G(g, i, j, k) = myrank;
|
||||||
|
G(h, i, j, k) = myrank;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static char* direction2String(Direction dir)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
switch (dir) {
|
||||||
|
case LEFT:
|
||||||
|
return "left";
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case RIGHT:
|
||||||
|
return "right";
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BOTTOM:
|
||||||
|
return "bottom";
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case TOP:
|
||||||
|
return "top";
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FRONT:
|
||||||
|
return "front";
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BACK:
|
||||||
|
return "back";
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case NDIRS:
|
||||||
|
return "ERROR";
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
return "ERROR";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void printPlane(Solver* s, double* a, int ymax, int xmax, Direction dir)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
char filename[50];
|
||||||
|
snprintf(filename, 50, "halo-%s-r%d.txt", direction2String(dir), s->comm.rank);
|
||||||
|
FILE* fh = fopen(filename, "w");
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int y = 0; y < ymax; y++) {
|
||||||
|
for (int x = 0; x < xmax; x++) {
|
||||||
|
switch (dir) {
|
||||||
|
case LEFT:
|
||||||
|
fprintf(fh, "%12.8f ", G(a, 0, x, y));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case RIGHT:
|
||||||
|
fprintf(fh, "%12.8f ", G(a, imaxLocal + 1, x, y));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BOTTOM:
|
||||||
|
fprintf(fh, "%12.8f ", G(a, x, 0, y));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case TOP:
|
||||||
|
fprintf(fh, "%12.8f ", G(a, x, jmaxLocal + 1, y));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FRONT:
|
||||||
|
fprintf(fh, "%12.8f ", G(a, x, y, 0));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case BACK:
|
||||||
|
fprintf(fh, "%12.8f ", G(a, x, y, kmaxLocal + 1));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case NDIRS:
|
||||||
|
printf("ERROR\n");
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
fprintf(fh, "\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
fclose(fh);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void testPrintHalo(Solver* s, double* a)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||||
|
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, BOTTOM);
|
||||||
|
printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, TOP);
|
||||||
|
printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, jmaxLocal + 2, LEFT);
|
||||||
|
printPlane(s, a, kmaxLocal + 2, jmaxLocal + 2, RIGHT);
|
||||||
|
printPlane(s, a, jmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, FRONT);
|
||||||
|
printPlane(s, a, jmaxLocal + 2, imaxLocal + 2, BACK);
|
||||||
|
}
|
13
BasicSolver/3D-mpi-io/src/test.h
Normal file
13
BasicSolver/3D-mpi-io/src/test.h
Normal file
@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 __TEST_H_
|
||||||
|
#define __TEST_H_
|
||||||
|
#include "solver.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
extern void testInit(Solver* s);
|
||||||
|
extern void testPrintHalo(Solver* s, double* a);
|
||||||
|
#endif // __TEST_H_
|
24
BasicSolver/3D-mpi-io/src/timing.c
Normal file
24
BasicSolver/3D-mpi-io/src/timing.c
Normal file
@ -0,0 +1,24 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
#include <time.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
double getTimeStamp()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
struct timespec ts;
|
||||||
|
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
|
||||||
|
return (double)ts.tv_sec + (double)ts.tv_nsec * 1.e-9;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double getTimeResolution()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
struct timespec ts;
|
||||||
|
clock_getres(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
|
||||||
|
return (double)ts.tv_sec + (double)ts.tv_nsec * 1.e-9;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double getTimeStamp_() { return getTimeStamp(); }
|
14
BasicSolver/3D-mpi-io/src/timing.h
Normal file
14
BasicSolver/3D-mpi-io/src/timing.h
Normal file
@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#ifndef __TIMING_H_
|
||||||
|
#define __TIMING_H_
|
||||||
|
|
||||||
|
extern double getTimeStamp();
|
||||||
|
extern double getTimeResolution();
|
||||||
|
extern double getTimeStamp_();
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif // __TIMING_H_
|
22
BasicSolver/3D-mpi-io/src/util.h
Normal file
22
BasicSolver/3D-mpi-io/src/util.h
Normal file
@ -0,0 +1,22 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT-style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#ifndef __UTIL_H_
|
||||||
|
#define __UTIL_H_
|
||||||
|
#define HLINE \
|
||||||
|
"----------------------------------------------------------------------------\n"
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifndef MIN
|
||||||
|
#define MIN(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y))
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
#ifndef MAX
|
||||||
|
#define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
#ifndef ABS
|
||||||
|
#define ABS(a) ((a) >= 0 ? (a) : -(a))
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif // __UTIL_H_
|
165
BasicSolver/3D-mpi-io/src/vtkWriter.c
Normal file
165
BasicSolver/3D-mpi-io/src/vtkWriter.c
Normal file
@ -0,0 +1,165 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 <stdbool.h>
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <string.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "vtkWriter.h"
|
||||||
|
#define G(v, i, j, k) v[(k)*imax * jmax + (j)*imax + (i)]
|
||||||
|
|
||||||
|
static float floatSwap(float f)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
union {
|
||||||
|
float f;
|
||||||
|
char b[4];
|
||||||
|
} dat1, dat2;
|
||||||
|
|
||||||
|
dat1.f = f;
|
||||||
|
dat2.b[0] = dat1.b[3];
|
||||||
|
dat2.b[1] = dat1.b[2];
|
||||||
|
dat2.b[2] = dat1.b[1];
|
||||||
|
dat2.b[3] = dat1.b[0];
|
||||||
|
return dat2.f;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void writeHeader(VtkOptions* o)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "# vtk DataFile Version 3.0\n");
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "PAMPI cfd solver output\n");
|
||||||
|
if (o->fmt == ASCII) {
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "ASCII\n");
|
||||||
|
} else if (o->fmt == BINARY) {
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "BINARY\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,
|
||||||
|
"ORIGIN %f %f %f\n",
|
||||||
|
o->grid.dx * 0.5,
|
||||||
|
o->grid.dy * 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, "POINT_DATA %d\n", o->grid.imax * o->grid.jmax * o->grid.kmax);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
char filename[50];
|
||||||
|
|
||||||
|
if (o->mode == UNIX) {
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) {
|
||||||
|
snprintf(filename, 50, "%s-p%d.vtk", problem, o->comm.size);
|
||||||
|
o->fh = fopen(filename, "w");
|
||||||
|
writeHeader(o);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else if (o->mode == MPI) {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) printf("Writing VTK output for %s\n", problem);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void writeScalar(VtkOptions* o, double* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imax = o->grid.imax;
|
||||||
|
int jmax = o->grid.jmax;
|
||||||
|
int kmax = o->grid.kmax;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int k = 0; k < kmax; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 0; j < jmax; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < imax; i++) {
|
||||||
|
if (o->fmt == ASCII) {
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "%f\n", G(s, i, j, k));
|
||||||
|
} else if (o->fmt == BINARY) {
|
||||||
|
fwrite((float[1]) { floatSwap(G(s, i, j, k)) },
|
||||||
|
sizeof(float),
|
||||||
|
1,
|
||||||
|
o->fh);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (o->fmt == BINARY) fprintf(o->fh, "\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static bool isInitialized(FILE* ptr)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (ptr == NULL) {
|
||||||
|
printf("vtkWriter not initialize! Call vtkOpen first!\n");
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) printf("Register scalar %s\n", name);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (o->mode == UNIX) {
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) {
|
||||||
|
if (!isInitialized(o->fh)) return;
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "SCALARS %s float 1\n", name);
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "LOOKUP_TABLE default\n");
|
||||||
|
writeScalar(o, s);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else if (o->mode == MPI) {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void writeVector(VtkOptions* o, VtkVector vec)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imax = o->grid.imax;
|
||||||
|
int jmax = o->grid.jmax;
|
||||||
|
int kmax = o->grid.kmax;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int k = 0; k < kmax; k++) {
|
||||||
|
for (int j = 0; j < jmax; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < imax; i++) {
|
||||||
|
if (o->fmt == ASCII) {
|
||||||
|
fprintf(o->fh,
|
||||||
|
"%f %f %f\n",
|
||||||
|
G(vec.u, i, j, k),
|
||||||
|
G(vec.v, i, j, k),
|
||||||
|
G(vec.w, i, j, k));
|
||||||
|
} else if (o->fmt == BINARY) {
|
||||||
|
fwrite((float[3]) { floatSwap(G(vec.u, i, j, k)),
|
||||||
|
floatSwap(G(vec.v, i, j, k)),
|
||||||
|
floatSwap(G(vec.w, i, j, k)) },
|
||||||
|
sizeof(float),
|
||||||
|
3,
|
||||||
|
o->fh);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (o->fmt == BINARY) fprintf(o->fh, "\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void vtkVector(VtkOptions* o, char* name, VtkVector vec)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) printf("Register vector %s\n", name);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (o->mode == UNIX) {
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) {
|
||||||
|
if (!isInitialized(o->fh)) return;
|
||||||
|
fprintf(o->fh, "VECTORS %s float\n", name);
|
||||||
|
writeVector(o, vec);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else if (o->mode == MPI) {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void vtkClose(VtkOptions* o)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (o->mode == UNIX) {
|
||||||
|
if (commIsMaster(&o->comm)) {
|
||||||
|
fclose(o->fh);
|
||||||
|
o->fh = NULL;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else if (o->mode == MPI) {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
33
BasicSolver/3D-mpi-io/src/vtkWriter.h
Normal file
33
BasicSolver/3D-mpi-io/src/vtkWriter.h
Normal file
@ -0,0 +1,33 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) 2022 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 __VTKWRITER_H_
|
||||||
|
#define __VTKWRITER_H_
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "comm.h"
|
||||||
|
#include "grid.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef enum VtkFormat { ASCII = 0, BINARY } VtkFormat;
|
||||||
|
typedef enum VtkMode { UNIX = 0, MPI } VtkMode;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct VtkOptions {
|
||||||
|
VtkFormat fmt;
|
||||||
|
VtkMode mode;
|
||||||
|
Grid grid;
|
||||||
|
FILE* fh;
|
||||||
|
Comm comm;
|
||||||
|
} VtkOptions;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct VtkVector {
|
||||||
|
double *u, *v, *w;
|
||||||
|
} VtkVector;
|
||||||
|
|
||||||
|
extern void vtkOpen(VtkOptions* opts, char* filename);
|
||||||
|
extern void vtkVector(VtkOptions* opts, char* name, VtkVector vec);
|
||||||
|
extern void vtkScalar(VtkOptions* opts, char* name, double* p);
|
||||||
|
extern void vtkClose(VtkOptions* opts);
|
||||||
|
#endif // __VTKWRITER_H_
|
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
@ -8,35 +8,47 @@ All basic solver variants include two test cases for validation:
|
|||||||
|
|
||||||
# 2D solver variants
|
# 2D solver variants
|
||||||
## Sequential solver (2D-seq)
|
## Sequential solver (2D-seq)
|
||||||
This is the basic sequential version.
|
This is the basic sequential version. Gnuplot result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
## Sequential solver with particle tracing (2D-seq-pt)
|
## Sequential solver with particle tracing (2D-seq-pt)
|
||||||
This version adds particle tracing and streak lines to the sequential basic solver.
|
This version adds particle tracing and streak lines to the sequential basic solver.
|
||||||
|
Gnuplot result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
## Simple MPI parallel solver (2D-mpi-v1)
|
## Simple MPI parallel solver (2D-mpi-v1)
|
||||||
The simplest possible MPI parallelization with domain decomposition in one
|
The simplest possible MPI parallelization with domain decomposition in one
|
||||||
direction and communication just based on simple send and recv calls.
|
direction and communication just based on simple send and recv calls.
|
||||||
|
Gnuplot result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
## MPI parallel solver with 2D domain decomposition (2D-mpi-v2)
|
## MPI parallel solver with 2D domain decomposition (2D-mpi-v2)
|
||||||
A MPI parallelization with two-dimensional domain decomposition using MPI
|
A MPI parallelization with two-dimensional domain decomposition using MPI
|
||||||
virtual topologies.
|
virtual topologies.
|
||||||
|
Gnuplot result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
## MPI parallel solver using MPI-3 neighborhood collectives (2D-mpi-v3)
|
## MPI parallel solver using MPI-3 neighborhood collectives (2D-mpi-v3)
|
||||||
A MPI parallelization with two-dimensional domain decomposition using
|
A MPI parallelization with two-dimensional domain decomposition using
|
||||||
neighborhood collective call instead of send and recv calls.
|
neighborhood collective call instead of send and recv calls.
|
||||||
|
Gnuplot result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
## Refactored MPI parallel solver (2D-mpi)
|
## Refactored MPI parallel solver (2D-mpi)
|
||||||
The final version of the 2D MPI parallel solver. All MPI calls are contained in
|
The final version of the 2D MPI parallel solver. All MPI calls are contained in
|
||||||
a single communication module. The rest of the code does not depend on MPI.
|
a single communication module. The rest of the code does not depend on MPI.
|
||||||
This version is prepared to also compile and run without MPI.
|
This version is prepared to also compile and run without MPI.
|
||||||
|
VTK result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
# 3D solver variants
|
# 3D solver variants
|
||||||
|
|
||||||
## Sequential solver (3D-seq)
|
## Sequential solver (3D-seq)
|
||||||
This is the basic sequential version.
|
This is the basic sequential version.
|
||||||
|
VTK result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
## MPI parallel solver (3D-mpi)
|
## MPI parallel solver (3D-mpi)
|
||||||
A MPI parallel solver with 3D domain decomposition using MPI virtual topologies
|
A MPI parallel solver with 3D domain decomposition using MPI virtual topologies
|
||||||
and neighborhood collectives. All MPI calls are contained in a single
|
and neighborhood collectives. All MPI calls are contained in a single
|
||||||
communication module. The rest of the code does not depend on MPI. This version
|
communication module. The rest of the code does not depend on MPI. This version
|
||||||
is prepared to also compile and run without MPI.
|
is prepared to also compile and run without MPI.
|
||||||
|
VTK result visualization.
|
||||||
|
|
||||||
|
## MPI parallel solver with MPI-IO (3D-mpi-io)
|
||||||
|
Identical to the 3D-MPI variant but using MPI-IO for VTK result file output.
|
||||||
|
|
||||||
|
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