WIP: Pull Request for a complete Solver package #1
@ -16,6 +16,8 @@
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#include "solver.h"
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#include "solver.h"
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#include "timing.h"
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#include "timing.h"
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#include "vtkWriter.h"
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#include "vtkWriter.h"
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#include "particletracing.h"
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#define G(v, i, j, k) v[(k) * (imax + 2) * (jmax + 2) + (j) * (imax + 2) + (i)]
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#define G(v, i, j, k) v[(k) * (imax + 2) * (jmax + 2) + (j) * (imax + 2) + (i)]
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||||||
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@ -90,6 +92,8 @@ int main(int argc, char** argv)
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}
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}
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printParameter(¶ms);
|
printParameter(¶ms);
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initSolver(&s, ¶ms);
|
initSolver(&s, ¶ms);
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initParticleTracer(&particletracer, ¶ms);
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printParticleTracerParameters(&particletracer);
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#ifndef VERBOSE
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#ifndef VERBOSE
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initProgress(s.te);
|
initProgress(s.te);
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#endif
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#endif
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@ -110,6 +114,9 @@ int main(int argc, char** argv)
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|||||||
computeRHS(&s);
|
computeRHS(&s);
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||||||
solver_generic[variant - 1](&s);
|
solver_generic[variant - 1](&s);
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adaptUV(&s);
|
adaptUV(&s);
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||||||
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trace(&particletracer, &solver, s.u, s.v, s.w, t);
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t += s.dt;
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t += s.dt;
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#ifdef VERBOSE
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#ifdef VERBOSE
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@ -88,6 +88,19 @@ void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
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PARSE_REAL(w_init);
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PARSE_REAL(w_init);
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PARSE_REAL(p_init);
|
PARSE_REAL(p_init);
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PARSE_REAL(rho);
|
PARSE_REAL(rho);
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/* Added new particle tracing parameters */
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PARSE_INT(numberOfParticles);
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PARSE_REAL(startTime);
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PARSE_REAL(injectTimePeriod);
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PARSE_REAL(writeTimePeriod);
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PARSE_REAL(x1);
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PARSE_REAL(y1);
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PARSE_REAL(z1);
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|
PARSE_REAL(x2);
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||||||
|
PARSE_REAL(y2);
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||||||
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PARSE_REAL(z2);
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}
|
}
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}
|
}
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@ -18,6 +18,11 @@ typedef struct {
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|||||||
char* name;
|
char* name;
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||||||
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
||||||
double u_init, v_init, w_init, p_init;
|
double u_init, v_init, w_init, p_init;
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int numberOfParticles;
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double startTime, injectTimePeriod, writeTimePeriod;
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double x1, y1, z1, x2, y2, z2;
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} Parameter;
|
} Parameter;
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void initParameter(Parameter*);
|
void initParameter(Parameter*);
|
||||||
|
232
BasicSolver/3D-seq/src/particletracing.c
Normal file
232
BasicSolver/3D-seq/src/particletracing.c
Normal file
@ -0,0 +1,232 @@
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|
/*
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|
* Copyright (C) 2022 NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
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|
* All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
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|
* Use of this source code is governed by a MIT style
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|
* license that can be found in the LICENSE file.
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*/
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#include <float.h>
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#include <math.h>
|
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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#include <string.h>
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#include "vtkWriter.h"
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#define U(i, j, k) u[(k) * (imax + 2) * (jmax + 2) + (j) * (imax + 2) + (i)]
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#define V(i, j, k) v[(k) * (imax + 2) * (jmax + 2) + (j) * (imax + 2) + (i)]
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|
#define W(i, j, k) w[(k) * (imax + 2) * (jmax + 2) + (j) * (imax + 2) + (i)]
|
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|
static int ts = 0;
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|
void printParticles(ParticleTracer* particletracer)
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{
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for(int i = 0; i < particletracer->totalParticles; ++i)
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|
{
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printf("Particle position X : %.2f, Y : %.2f, flag : %d\n", particletracer->particlePool[i].x,
|
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|
particletracer->particlePool[i].y,
|
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|
particletracer->particlePool[i].flag);
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|
}
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|
}
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|
void injectParticles(ParticleTracer* particletracer)
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|
{
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||||||
|
for(int i = 0; i < particletracer->numberOfParticles; ++i)
|
||||||
|
{
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||||||
|
particletracer->particlePool[particletracer->pointer].x = particletracer->linSpaceLine[i].x;
|
||||||
|
particletracer->particlePool[particletracer->pointer].y = particletracer->linSpaceLine[i].y;
|
||||||
|
particletracer->particlePool[particletracer->pointer].flag = true;
|
||||||
|
++(particletracer->pointer);
|
||||||
|
++(particletracer->totalParticles);
|
||||||
|
}
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|
}
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|
void advanceParticles(ParticleTracer* particletracer, double* restrict u, double* restrict v, double time)
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|
{
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|
int imax = particletracer->imax;
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|
int jmax = particletracer->jmax;
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double dx = particletracer->dx;
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|
double dy = particletracer->dy;
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|
double xlength = particletracer->xlength;
|
||||||
|
double ylength = particletracer->ylength;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int i = 0; i < particletracer->totalParticles; ++i)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if(particletracer->particlePool[i].flag == true)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double x = particletracer->particlePool[i].x;
|
||||||
|
double y = particletracer->particlePool[i].y;
|
||||||
|
|
||||||
|
int iCoord = (int)(x / dx) + 1;
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||||||
|
int jCoord = (int)((y + 0.5 * dy) / dy) + 1;
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||||||
|
|
||||||
|
double x1 = (double)(iCoord - 1) * dx;
|
||||||
|
double y1 = ((double)(jCoord - 1) - 0.5) * dy;
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||||||
|
double x2 = (double)iCoord * dx;
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||||||
|
double y2 = ((double)jCoord - 0.5) * dy;
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|
|
||||||
|
double u_n = (1.0 / (dx * dy)) *
|
||||||
|
((x2 - x) * (y2 - y) * U(iCoord - 1, jCoord - 1) +
|
||||||
|
(x - x1) * (y2 - y) * U(iCoord, jCoord - 1) +
|
||||||
|
(x2 - x) * (y - y1) * U(iCoord - 1, jCoord) +
|
||||||
|
(x - x1) * (y - y1) * U(iCoord, jCoord));
|
||||||
|
|
||||||
|
double new_x = x + particletracer->dt * u_n;
|
||||||
|
particletracer->particlePool[i].x = new_x;
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||||||
|
|
||||||
|
iCoord = (int)((x + 0.5 * dx) / dx) + 1;
|
||||||
|
jCoord = (int)(y / dy) + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
x1 = ((double)(iCoord - 1) - 0.5) * dx;
|
||||||
|
y1 = (double)(jCoord - 1) * dy;
|
||||||
|
x2 = ((double)iCoord - 0.5) * dx;
|
||||||
|
y2 = (double)jCoord * dy;
|
||||||
|
|
||||||
|
double v_n = (1.0 / (dx * dy)) *
|
||||||
|
((x2 - x) * (y2 - y) * V(iCoord - 1, jCoord - 1) +
|
||||||
|
(x - x1) * (y2 - y) * V(iCoord, jCoord - 1) +
|
||||||
|
(x2 - x) * (y - y1) * V(iCoord - 1, jCoord) +
|
||||||
|
(x - x1) * (y - y1) * V(iCoord, jCoord));
|
||||||
|
|
||||||
|
double new_y = y + particletracer->dt * v_n;
|
||||||
|
particletracer->particlePool[i].y = new_y;
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|
// printf("\tOld X : %.2f, New X : %.2f, iCoord : %d\n\tOld Y : %.2f, New Y : %.2f, jCoord : %d\n\n", x, new_x, iCoord, y, new_y, jCoord);
|
||||||
|
// printf("\tU(iCoord - 1, jCoord - 1) : %.2f, U(iCoord, jCoord - 1) : %.2f, U(iCoord - 1, jCoord) : %.2f, U(iCoord, jCoord) : %.2f\n", U(iCoord - 1, jCoord - 1), U(iCoord, jCoord - 1), U(iCoord - 1, jCoord), U(iCoord, jCoord));
|
||||||
|
// printf("\tV(iCoord - 1, jCoord - 1) : %.2f, V(iCoord, jCoord - 1) : %.2f, V(iCoord - 1, jCoord) : %.2f, V(iCoord, jCoord) : %.2f\n\n", V(iCoord - 1, jCoord - 1), V(iCoord, jCoord - 1), V(iCoord - 1, jCoord), V(iCoord, jCoord));
|
||||||
|
// printf("\t U N : %.2f, V N : %.2f\n\n", u_n, v_n);
|
||||||
|
// printf("\t j-1 * (imax + 2) + i-1 = %d with element from U : %.2f", (jCoord - 1) * (200 + 2) + (iCoord - 1), u[(jCoord - 1) * (imax + 2) + (iCoord - 1)]);
|
||||||
|
// printf("\nimax : %d, jmax : %d\n", imax, jmax);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (((new_x < 0.0) || (new_x > xlength) || (new_y < 0.0) || (new_y > ylength)))
|
||||||
|
{
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||||||
|
particletracer->particlePool[i].flag = false;
|
||||||
|
}
|
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|
}
|
||||||
|
}
|
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|
}
|
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|
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|
void freeParticles(ParticleTracer* particletracer)
|
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|
{
|
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|
free(particletracer->particlePool);
|
||||||
|
free(particletracer->linSpaceLine);
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|
}
|
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|
|
||||||
|
void writeParticles(ParticleTracer* particletracer, Solver* solver)
|
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|
{
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|
VtkOptions opts = { .solver = solver, .particletracer = particletracer };
|
||||||
|
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|
char filename[50];
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||||||
|
snprintf(filename, 50, "vtk_files/particles%d.vtk", ts);
|
||||||
|
vtkOpen(&opts, filename, ts);
|
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|
vtkParticle(&opts, "particle");
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||||||
|
vtkClose(&opts);
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|
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||||||
|
FILE* fp;
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|
Particle* particlePool = particletracer->particlePool;
|
||||||
|
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||||||
|
snprintf(filename, 50, "vis_files/particles_%d.dat", ts);
|
||||||
|
fp = fopen(filename, "w");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (fp == NULL) {
|
||||||
|
printf("Error!\n");
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||||||
|
exit(EXIT_FAILURE);
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|
}
|
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|
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|
for (int i = 0; i < particletracer->totalParticles; ++i)
|
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|
{
|
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|
if(particlePool[i].flag == true)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double x = particlePool[i].x;
|
||||||
|
double y = particlePool[i].y;
|
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|
fprintf(fp, "%f %f\n", x, y);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
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|
fclose(fp);
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|
|
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++ts;
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|
}
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|
|
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|
void initParticleTracer(ParticleTracer* particletracer, Parameter* params)
|
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|
{
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|
particletracer->numberOfParticles = params->numberOfParticles;
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||||||
|
particletracer->startTime = params->startTime;
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|
particletracer->injectTimePeriod = params->injectTimePeriod;
|
||||||
|
particletracer->writeTimePeriod = params->writeTimePeriod;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->dt = params->dt;
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|
particletracer->dx = params->xlength / params->imax;
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|
particletracer->dy = params->ylength / params->jmax;
|
||||||
|
particletracer->dz = params->zlength / params->kmax;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->xlength = params->xlength;
|
||||||
|
particletracer->ylength = params->ylength;
|
||||||
|
particletracer->zlength = params->zlength;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->x1 = params->x1;
|
||||||
|
particletracer->y1 = params->y1;
|
||||||
|
particletracer->z1 = params->z1;
|
||||||
|
particletracer->x2 = params->x2;
|
||||||
|
particletracer->y2 = params->y2;
|
||||||
|
particletracer->z2 = params->z2;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->lastInjectTime = params->startTime;
|
||||||
|
particletracer->lastUpdateTime = params->startTime;
|
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|
particletracer->lastWriteTime = params->startTime;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->pointer = 0;
|
||||||
|
particletracer->totalParticles = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->imax = params->imax;
|
||||||
|
particletracer->jmax = params->jmax;
|
||||||
|
particletracer->kmax = params->kmax;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->estimatedNumParticles = ((params->te - params->startTime) + 2 ) * params->numberOfParticles;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->particlePool = malloc(sizeof(Particle) * particletracer->estimatedNumParticles);
|
||||||
|
particletracer->linSpaceLine = malloc(sizeof(Particle) * particletracer->numberOfParticles);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < particletracer->numberOfParticles; ++i)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double spacing = (double)i / (double)(particletracer->numberOfParticles - 1);
|
||||||
|
particletracer->linSpaceLine[i].x = spacing * particletracer->x1 + (1.0 - spacing) * particletracer->x2;
|
||||||
|
particletracer->linSpaceLine[i].y = spacing * particletracer->y1 + (1.0 - spacing) * particletracer->y2;
|
||||||
|
particletracer->linSpaceLine[i].z = spacing * particletracer->z1 + (1.0 - spacing) * particletracer->z2;
|
||||||
|
|
||||||
|
particletracer->linSpaceLine[i].flag = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void printParticleTracerParameters(ParticleTracer* particletracer)
|
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|
{
|
||||||
|
printf("Particle Tracing data:\n");
|
||||||
|
printf("\tNumber of particles : %d being injected for every period of %.2f\n", particletracer->numberOfParticles, particletracer->injectTimePeriod);
|
||||||
|
printf("\tstartTime : %.2f\n", particletracer->startTime);
|
||||||
|
printf("\t(Line along which the particles are to be injected) \n\tx1 : %.2f, y1 : %.2f, z1 : %.2f, x2 : %.2f, y2 : %.2f, z2 : %.2f\n", particletracer->x1, particletracer->y1, particletracer->z1, particletracer->x2, particletracer->y2, particletracer->z2);
|
||||||
|
printf("\tPointer : %d, TotalParticles : %d\n", particletracer->pointer, particletracer->totalParticles);
|
||||||
|
printf("\tdt : %.2f, dx : %.2f, dy : %.2f, dz : %.2f\n", particletracer->dt, particletracer->dx, particletracer->dy, particletracer->dz);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void trace(ParticleTracer* particletracer, Solver* solver, double* u, double* v, double* w, double time)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (time >= particletracer->startTime)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
//printParticles(particletracer);
|
||||||
|
if( (time - particletracer->lastInjectTime) >= particletracer->injectTimePeriod)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
injectParticles(particletracer);
|
||||||
|
particletracer->lastInjectTime = time;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if( (time - particletracer->lastWriteTime) >= particletracer->writeTimePeriod)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
writeParticles(particletracer, solver);
|
||||||
|
particletracer->lastWriteTime = time;
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
advanceParticles(particletracer, u, v, w, time);
|
||||||
|
particletracer->lastUpdateTime = time;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
47
BasicSolver/3D-seq/src/particletracing.h
Normal file
47
BasicSolver/3D-seq/src/particletracing.h
Normal file
@ -0,0 +1,47 @@
|
|||||||
|
/*
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|
* 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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|
*/
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|
#ifndef __PARTICLETRACING_H_
|
||||||
|
#define __PARTICLETRACING_H_
|
||||||
|
#include "allocate.h"
|
||||||
|
#include "parameter.h"
|
||||||
|
#include "solver.h"
|
||||||
|
#include "particletracing.h"
|
||||||
|
#include <stdbool.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef enum COORD { X = 0, Y, NCOORD } COORD;
|
||||||
|
typedef struct
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double x, y, z;
|
||||||
|
bool flag;
|
||||||
|
} Particle;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct {
|
||||||
|
int numberOfParticles, totalParticles;
|
||||||
|
double startTime, injectTimePeriod, writeTimePeriod, lastInjectTime, lastUpdateTime, lastWriteTime;
|
||||||
|
|
||||||
|
int estimatedNumParticles;
|
||||||
|
|
||||||
|
double dx, dy, dz, dt;
|
||||||
|
Particle* linSpaceLine;
|
||||||
|
Particle* particlePool;
|
||||||
|
|
||||||
|
int pointer;
|
||||||
|
|
||||||
|
double imax, jmax, kmax, xlength, ylength, zlength;
|
||||||
|
|
||||||
|
double x1, y1, x2, y2, z1, z2;
|
||||||
|
} ParticleTracer;
|
||||||
|
|
||||||
|
void initParticleTracer(ParticleTracer*, Parameter*);
|
||||||
|
void injectParticles(ParticleTracer*);
|
||||||
|
void advanceParticles(ParticleTracer*, double* , double*, double*, double);
|
||||||
|
void freeParticles(ParticleTracer*);
|
||||||
|
void writeParticles(ParticleTracer*, Solver*);
|
||||||
|
void printParticleTracerParameters(ParticleTracer*);
|
||||||
|
void printParticles(ParticleTracer*);
|
||||||
|
void trace(ParticleTracer*, Solver*, double* , double* , double* , double);
|
||||||
|
#endif
|
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