WIP: Pull Request for a complete Solver package #1
@ -22,6 +22,7 @@ SRC = $(filter-out $(wildcard $(SRC_DIR)/*-*.c),$(wildcard $(SRC_DIR)/*.c)
|
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ASM = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.s, $(SRC))
|
ASM = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.s, $(SRC))
|
||||||
OBJ = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.o, $(SRC))
|
OBJ = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.o, $(SRC))
|
||||||
OBJ += $(BUILD_DIR)/comm-$(COMM_TYPE).o
|
OBJ += $(BUILD_DIR)/comm-$(COMM_TYPE).o
|
||||||
|
OBJ += $(BUILD_DIR)/solver-$(SOLVER).o
|
||||||
SOURCES = $(SRC) $(wildcard $(SRC_DIR)/*.h)
|
SOURCES = $(SRC) $(wildcard $(SRC_DIR)/*.h)
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||||||
CPPFLAGS := $(CPPFLAGS) $(DEFINES) $(OPTIONS) $(INCLUDES)
|
CPPFLAGS := $(CPPFLAGS) $(DEFINES) $(OPTIONS) $(INCLUDES)
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||||||
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@ -7,10 +7,10 @@
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name canal # name of flow setup
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name canal # name of flow setup
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bcN 1 # flags for boundary conditions
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bcTop 1 # flags for boundary conditions
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bcE 3 # 1 = no-slip 3 = outflow
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bcBottom 1 # 1 = no-slip 3 = outflow
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bcS 1 # 2 = free-slip 4 = periodic
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bcLeft 3 # 2 = free-slip 4 = periodic
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||||||
bcW 3 #
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bcRight 3 #
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gx 0.0 # Body forces (e.g. gravity)
|
gx 0.0 # Body forces (e.g. gravity)
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gy 0.0 #
|
gy 0.0 #
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||||||
@ -27,15 +27,22 @@ p_init 0.0 # initial value for pressure
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|||||||
xlength 30.0 # domain size in x-direction
|
xlength 30.0 # domain size in x-direction
|
||||||
ylength 4.0 # domain size in y-direction
|
ylength 4.0 # domain size in y-direction
|
||||||
imax 200 # number of interior cells in x-direction
|
imax 200 # number of interior cells in x-direction
|
||||||
jmax 50 # number of interior cells in y-direction
|
jmax 40 # number of interior cells in y-direction
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||||||
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||||||
# Time Data:
|
# Time Data:
|
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# ---------
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# ---------
|
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|
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||||||
te 100.0 # final time
|
te 60.0 # final time
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||||||
dt 0.02 # time stepsize
|
dt 0.02 # time stepsize
|
||||||
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
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||||||
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# Multigrid data:
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# ---------
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||||||
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|
levels 2 # Multigrid levels
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|
presmooth 5 # Pre-smoothning iterations
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postsmooth 5 # Post-smoothning iterations
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|
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# Pressure Iteration Data:
|
# Pressure Iteration Data:
|
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# -----------------------
|
# -----------------------
|
||||||
|
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@ -1,7 +1,10 @@
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|||||||
# Supported: GCC, CLANG, ICC
|
# Supported: GCC, CLANG, ICC
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TAG ?= CLANG
|
TAG ?= ICC
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ENABLE_MPI ?= true
|
ENABLE_MPI ?= true
|
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ENABLE_OPENMP ?= false
|
ENABLE_OPENMP ?= false
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# Supported: rb, mg
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SOLVER ?= mg
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# Run in debug settings ?= mg
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COMM_TYPE ?= v3
|
COMM_TYPE ?= v3
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||||||
|
|
||||||
#Feature options
|
#Feature options
|
||||||
|
@ -26,8 +26,8 @@ p_init 0.0 # initial value for pressure
|
|||||||
|
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||||||
xlength 1.0 # domain size in x-direction
|
xlength 1.0 # domain size in x-direction
|
||||||
ylength 1.0 # domain size in y-direction
|
ylength 1.0 # domain size in y-direction
|
||||||
imax 80 # number of interior cells in x-direction
|
imax 128 # number of interior cells in x-direction
|
||||||
jmax 80 # number of interior cells in y-direction
|
jmax 128 # number of interior cells in y-direction
|
||||||
|
|
||||||
# Time Data:
|
# Time Data:
|
||||||
# ---------
|
# ---------
|
||||||
@ -36,6 +36,13 @@ te 10.0 # final time
|
|||||||
dt 0.02 # time stepsize
|
dt 0.02 # time stepsize
|
||||||
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||||
|
|
||||||
|
# Multigrid data:
|
||||||
|
# ---------
|
||||||
|
|
||||||
|
levels 2 # Multigrid levels
|
||||||
|
presmooth 20 # Pre-smoothning iterations
|
||||||
|
postsmooth 5 # Post-smoothning iterations
|
||||||
|
|
||||||
# Pressure Iteration Data:
|
# Pressure Iteration Data:
|
||||||
# -----------------------
|
# -----------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -173,9 +173,32 @@ void commPartition(Comm* c, int jmax, int imax)
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
#ifdef _MPI
|
#ifdef _MPI
|
||||||
c->imaxLocal = imax;
|
c->imaxLocal = imax;
|
||||||
c->jmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, c->size, jmax);
|
c->jmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[JDIM], c->size, jmax);
|
||||||
#else
|
#else
|
||||||
c->imaxLocal = imax;
|
c->imaxLocal = imax;
|
||||||
c->jmaxLocal = jmax;
|
c->jmaxLocal = jmax;
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commUpdateDatatypes(Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Comm* newcomm;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if defined _MPI
|
||||||
|
newcomm->comm = MPI_COMM_NULL;
|
||||||
|
int result = MPI_Comm_dup(oldcomm->comm, &newcomm->comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (result == MPI_ERR_COMM) {
|
||||||
|
printf("\nNull communicator. Duplication failed !!\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commFreeCommunicator(Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
MPI_Comm_free(&comm->comm);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
@ -252,8 +252,8 @@ void commPartition(Comm* c, int jmax, int imax)
|
|||||||
MPI_Cart_shift(c->comm, JDIM, 1, &c->neighbours[BOTTOM], &c->neighbours[TOP]);
|
MPI_Cart_shift(c->comm, JDIM, 1, &c->neighbours[BOTTOM], &c->neighbours[TOP]);
|
||||||
MPI_Cart_get(c->comm, NDIMS, c->dims, periods, c->coords);
|
MPI_Cart_get(c->comm, NDIMS, c->dims, periods, c->coords);
|
||||||
|
|
||||||
int imaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[IDIM], imax);
|
int imaxLocal = sizeOfRank(c->coords[IDIM], dims[IDIM], imax);
|
||||||
int jmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[JDIM], jmax);
|
int jmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[JDIM], dims[JDIM], jmax);
|
||||||
|
|
||||||
c->imaxLocal = imaxLocal;
|
c->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
c->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
c->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
@ -285,3 +285,53 @@ void commPartition(Comm* c, int jmax, int imax)
|
|||||||
c->jmaxLocal = jmax;
|
c->jmaxLocal = jmax;
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commUpdateDatatypes(Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Comm* newcomm;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if defined _MPI
|
||||||
|
newcomm->comm = MPI_COMM_NULL;
|
||||||
|
int result = MPI_Comm_dup(oldcomm->comm, &newcomm->comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (result == MPI_ERR_COMM) {
|
||||||
|
printf("\nNull communicator. Duplication failed !!\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Datatype jBufferType;
|
||||||
|
MPI_Type_contiguous(imaxLocal, MPI_DOUBLE, &jBufferType);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&jBufferType);
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Datatype iBufferType;
|
||||||
|
MPI_Type_vector(jmaxLocal, 1, imaxLocal + 2, MPI_DOUBLE, &iBufferType);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&iBufferType);
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[LEFT] = iBufferType;
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[RIGHT] = iBufferType;
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[BOTTOM] = jBufferType;
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[TOP] = jBufferType;
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->sdispls[LEFT] = (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
newcomm->sdispls[RIGHT] = (imaxLocal + 2) + imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->sdispls[BOTTOM] = (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
newcomm->sdispls[TOP] = jmaxLocal * (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->rdispls[LEFT] = (imaxLocal + 2);
|
||||||
|
newcomm->rdispls[RIGHT] = (imaxLocal + 2) + (imaxLocal + 1);
|
||||||
|
newcomm->rdispls[BOTTOM] = 1;
|
||||||
|
newcomm->rdispls[TOP] = (jmaxLocal + 1) * (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
#else
|
||||||
|
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commFreeCommunicator(Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
MPI_Comm_free(&comm->comm);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
@ -139,7 +139,6 @@ void commExchange(Comm* c, double* grid)
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
#ifdef _MPI
|
#ifdef _MPI
|
||||||
int counts[NDIRS] = { 1, 1, 1, 1 };
|
int counts[NDIRS] = { 1, 1, 1, 1 };
|
||||||
|
|
||||||
MPI_Neighbor_alltoallw(grid,
|
MPI_Neighbor_alltoallw(grid,
|
||||||
counts,
|
counts,
|
||||||
c->sdispls,
|
c->sdispls,
|
||||||
@ -233,8 +232,8 @@ void commPartition(Comm* c, int jmax, int imax)
|
|||||||
MPI_Cart_shift(c->comm, JDIM, 1, &c->neighbours[BOTTOM], &c->neighbours[TOP]);
|
MPI_Cart_shift(c->comm, JDIM, 1, &c->neighbours[BOTTOM], &c->neighbours[TOP]);
|
||||||
MPI_Cart_get(c->comm, NDIMS, c->dims, periods, c->coords);
|
MPI_Cart_get(c->comm, NDIMS, c->dims, periods, c->coords);
|
||||||
|
|
||||||
int imaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[IDIM], imax);
|
int imaxLocal = sizeOfRank(c->coords[IDIM], dims[IDIM], imax);
|
||||||
int jmaxLocal = sizeOfRank(c->rank, dims[JDIM], jmax);
|
int jmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[JDIM], dims[JDIM], jmax);
|
||||||
|
|
||||||
c->imaxLocal = imaxLocal;
|
c->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
c->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
c->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
@ -267,3 +266,51 @@ void commPartition(Comm* c, int jmax, int imax)
|
|||||||
c->jmaxLocal = jmax;
|
c->jmaxLocal = jmax;
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commUpdateDatatypes(Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
#if defined _MPI
|
||||||
|
|
||||||
|
int result = MPI_Comm_dup(oldcomm->comm, &newcomm->comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (result == MPI_ERR_COMM) {
|
||||||
|
printf("\nNull communicator. Duplication failed !!\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Datatype jBufferType;
|
||||||
|
MPI_Type_contiguous(imaxLocal, MPI_DOUBLE, &jBufferType);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&jBufferType);
|
||||||
|
|
||||||
|
MPI_Datatype iBufferType;
|
||||||
|
MPI_Type_vector(jmaxLocal, 1, imaxLocal + 2, MPI_DOUBLE, &iBufferType);
|
||||||
|
MPI_Type_commit(&iBufferType);
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[LEFT] = iBufferType;
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[RIGHT] = iBufferType;
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[BOTTOM] = jBufferType;
|
||||||
|
newcomm->bufferTypes[TOP] = jBufferType;
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->sdispls[LEFT] = (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
newcomm->sdispls[RIGHT] = (imaxLocal + 2) + imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->sdispls[BOTTOM] = (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
newcomm->sdispls[TOP] = jmaxLocal * (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
newcomm->rdispls[LEFT] = (imaxLocal + 2);
|
||||||
|
newcomm->rdispls[RIGHT] = (imaxLocal + 2) + (imaxLocal + 1);
|
||||||
|
newcomm->rdispls[BOTTOM] = 1;
|
||||||
|
newcomm->rdispls[TOP] = (jmaxLocal + 1) * (imaxLocal + 2) + 1;
|
||||||
|
#else
|
||||||
|
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||||
|
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void commFreeCommunicator(Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
MPI_Comm_free(&comm->comm);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
@ -41,6 +41,8 @@ extern void commExchange(Comm*, double*);
|
|||||||
extern void commShift(Comm* c, double* f, double* g);
|
extern void commShift(Comm* c, double* f, double* g);
|
||||||
extern void commReduction(double* v, int op);
|
extern void commReduction(double* v, int op);
|
||||||
extern int commIsBoundary(Comm* c, int direction);
|
extern int commIsBoundary(Comm* c, int direction);
|
||||||
|
extern void commUpdateDatatypes(Comm*, Comm*, int, int);
|
||||||
|
extern void commFreeCommunicator(Comm*);
|
||||||
extern void commCollectResult(Comm* c,
|
extern void commCollectResult(Comm* c,
|
||||||
double* ug,
|
double* ug,
|
||||||
double* vg,
|
double* vg,
|
||||||
|
@ -273,17 +273,18 @@ void setSpecialBoundaryCondition(Discretization* s)
|
|||||||
if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
|
if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
|
||||||
double ylength = s->grid.ylength;
|
double ylength = s->grid.ylength;
|
||||||
double dy = s->grid.dy;
|
double dy = s->grid.dy;
|
||||||
int rest = s->grid.jmax % s->comm.size;
|
int rest = s->grid.jmax % s->comm.dims[JDIM];
|
||||||
int yc = s->comm.rank * (s->grid.jmax / s->comm.size) +
|
int yc = s->comm.rank * (s->grid.jmax / s->comm.dims[JDIM]) +
|
||||||
MIN(rest, s->comm.rank);
|
MIN(rest, s->comm.rank);
|
||||||
double ys = dy * (yc + 0.5);
|
double ys = dy * (yc + 0.5);
|
||||||
double y;
|
double y;
|
||||||
|
|
||||||
/* printf("RANK %d yc: %d ys: %f\n", solver->rank, yc, ys); */
|
// printf("RANK %d yc: %d ys: %f\n", s->comm.rank, yc, ys);
|
||||||
|
|
||||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
y = ys + dy * (j - 0.5);
|
y = ys + dy * (j - 0.5);
|
||||||
U(0, j) = y * (ylength - y) * 4.0 / (ylength * ylength);
|
U(0, j) = y * (ylength - y) * 4.0 / (ylength * ylength);
|
||||||
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -26,7 +26,9 @@ static void writeResults(Discretization* s)
|
|||||||
double* pg = allocate(64, bytesize);
|
double* pg = allocate(64, bytesize);
|
||||||
|
|
||||||
commCollectResult(&s->comm, ug, vg, pg, s->u, s->v, s->p, s->grid.imax, s->grid.jmax);
|
commCollectResult(&s->comm, ug, vg, pg, s->u, s->v, s->p, s->grid.imax, s->grid.jmax);
|
||||||
|
if (commIsMaster(&s->comm)) {
|
||||||
writeResult(s, ug, vg, pg);
|
writeResult(s, ug, vg, pg);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
free(ug);
|
free(ug);
|
||||||
free(vg);
|
free(vg);
|
||||||
|
@ -21,6 +21,9 @@ void initParameter(Parameter* param)
|
|||||||
param->itermax = 1000;
|
param->itermax = 1000;
|
||||||
param->eps = 0.0001;
|
param->eps = 0.0001;
|
||||||
param->omg = 1.8;
|
param->omg = 1.8;
|
||||||
|
param->levels = 5;
|
||||||
|
param->presmooth = 5;
|
||||||
|
param->postsmooth = 5;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
|
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
|
||||||
@ -72,6 +75,9 @@ void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
|
|||||||
PARSE_INT(bcRight);
|
PARSE_INT(bcRight);
|
||||||
PARSE_INT(bcBottom);
|
PARSE_INT(bcBottom);
|
||||||
PARSE_INT(bcTop);
|
PARSE_INT(bcTop);
|
||||||
|
PARSE_INT(levels);
|
||||||
|
PARSE_INT(presmooth);
|
||||||
|
PARSE_INT(postsmooth);
|
||||||
PARSE_REAL(u_init);
|
PARSE_REAL(u_init);
|
||||||
PARSE_REAL(v_init);
|
PARSE_REAL(v_init);
|
||||||
PARSE_REAL(p_init);
|
PARSE_REAL(p_init);
|
||||||
|
@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
|
|||||||
char* name;
|
char* name;
|
||||||
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop;
|
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop;
|
||||||
double u_init, v_init, p_init;
|
double u_init, v_init, p_init;
|
||||||
|
int levels, presmooth, postsmooth;
|
||||||
} Parameter;
|
} Parameter;
|
||||||
|
|
||||||
void initParameter(Parameter*);
|
void initParameter(Parameter*);
|
||||||
|
302
BasicSolver/2D-mpi/src/solver-mg.c
Normal file
302
BasicSolver/2D-mpi/src/solver-mg.c
Normal file
@ -0,0 +1,302 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright (C) NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||||
|
* All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
|
||||||
|
* Use of this source code is governed by a MIT style
|
||||||
|
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "allocate.h"
|
||||||
|
#include "solver.h"
|
||||||
|
#include "util.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#define FINEST_LEVEL 0
|
||||||
|
#define COARSEST_LEVEL (s->levels - 1)
|
||||||
|
#define S(i, j) s[(j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||||
|
#define E(i, j) e[(j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||||
|
#define R(i, j) r[(j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||||
|
#define OLD(i, j) old[(j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||||
|
|
||||||
|
static void restrictMG(Solver* s, int level, Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double* r = s->r[level + 1];
|
||||||
|
double* old = s->r[level];
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
commExchange(comm, old);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 1; j < (jmaxLocal / 2) + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < (imaxLocal / 2) + 1; i++) {
|
||||||
|
R(i, j) = (OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1) + OLD(2 * i, 2 * j - 1) * 2 +
|
||||||
|
OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1) + OLD(2 * i - 1, 2 * j) * 2 +
|
||||||
|
OLD(2 * i, 2 * j) * 4 + OLD(2 * i + 1, 2 * j) * 2 +
|
||||||
|
OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1) + OLD(2 * i, 2 * j + 1) * 2 +
|
||||||
|
OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1)) /
|
||||||
|
16.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void prolongate(Solver* s, int level, Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double* old = s->r[level + 1];
|
||||||
|
double* e = s->r[level];
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 2; j < jmaxLocal + 1; j += 2) {
|
||||||
|
for (int i = 2; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||||
|
E(i, j) = OLD(i / 2, j / 2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void correct(Solver* s, double* p, int level, Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double* e = s->e[level];
|
||||||
|
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; ++j) {
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; ++i) {
|
||||||
|
P(i, j) += E(i, j);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void setBoundaryCondition(Solver* s, double* p, int imaxLocal, int jmaxLocal)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
if (commIsBoundary(s->comm, BOTTOM)) { // set bottom bc
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
P(i, 0) = P(i, 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(s->comm, TOP)) { // set top bc
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
P(i, jmaxLocal + 1) = P(i, jmaxLocal);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(s->comm, LEFT)) { // set left bc
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
P(0, j) = P(1, j);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (commIsBoundary(s->comm, RIGHT)) { // set right bc
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
P(imaxLocal + 1, j) = P(imaxLocal, j);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#else
|
||||||
|
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||||
|
P(i, 0) = P(i, 1);
|
||||||
|
P(i, jmaxLocal + 1) = P(i, jmaxLocal);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
P(0, j) = P(1, j);
|
||||||
|
P(imaxLocal + 1, j) = P(imaxLocal, j);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
static double smooth(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
int imax = s->grid->imax;
|
||||||
|
int jmax = s->grid->jmax;
|
||||||
|
|
||||||
|
double dx2 = s->grid->dx * s->grid->dx;
|
||||||
|
double dy2 = s->grid->dy * s->grid->dy;
|
||||||
|
double idx2 = 1.0 / dx2;
|
||||||
|
double idy2 = 1.0 / dy2;
|
||||||
|
|
||||||
|
double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2) / (dx2 + dy2);
|
||||||
|
double* r = s->r[level];
|
||||||
|
|
||||||
|
double res = 1.0;
|
||||||
|
int pass, jsw, isw;
|
||||||
|
|
||||||
|
jsw = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||||
|
isw = jsw;
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
commExchange(comm, p);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||||
|
|
||||||
|
P(i, j) -= factor *
|
||||||
|
(RHS(i, j) -
|
||||||
|
((P(i + 1, j) - 2.0 * P(i, j) + P(i - 1, j)) * idx2 +
|
||||||
|
(P(i, j + 1) - 2.0 * P(i, j) + P(i, j - 1)) *
|
||||||
|
idy2));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
isw = 3 - isw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
jsw = 3 - jsw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static double calculateResidual(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int imax = s->grid->imax;
|
||||||
|
int jmax = s->grid->jmax;
|
||||||
|
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||||
|
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||||
|
|
||||||
|
double dx2 = s->grid->dx * s->grid->dx;
|
||||||
|
double dy2 = s->grid->dy * s->grid->dy;
|
||||||
|
double idx2 = 1.0 / dx2;
|
||||||
|
double idy2 = 1.0 / dy2;
|
||||||
|
double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2) / (dx2 + dy2);
|
||||||
|
double* r = s->r[level];
|
||||||
|
double res = 1.0;
|
||||||
|
int pass, jsw, isw;
|
||||||
|
|
||||||
|
jsw = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||||
|
isw = jsw;
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
commExchange(comm, p);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||||
|
for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||||
|
|
||||||
|
R(i, j) = RHS(i, j) -
|
||||||
|
((P(i + 1, j) - 2.0 * P(i, j) + P(i - 1, j)) * idx2 +
|
||||||
|
(P(i, j + 1) - 2.0 * P(i, j) + P(i, j - 1)) * idy2);
|
||||||
|
|
||||||
|
res += (R(i, j) * R(i, j));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
isw = 3 - isw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
jsw = 3 - jsw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef _MPI
|
||||||
|
commReduction(&res, SUM);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
res = res / (double)(imax * jmax);
|
||||||
|
#ifdef DEBUG
|
||||||
|
if (commIsMaster(s->comm)) {
|
||||||
|
printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static double multiGrid(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double res = 0.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
// coarsest level
|
||||||
|
if (level == COARSEST_LEVEL) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||||||
|
smooth(s, p, rhs, level, comm);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// pre-smoothing
|
||||||
|
for (int i = 0; i < s->presmooth; i++) {
|
||||||
|
smooth(s, p, rhs, level, comm);
|
||||||
|
if (level == FINEST_LEVEL)
|
||||||
|
setBoundaryCondition(s, p, comm->imaxLocal, comm->jmaxLocal);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// calculate residuals
|
||||||
|
res = calculateResidual(s, p, rhs, level, comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
// restrict
|
||||||
|
restrictMG(s, level, comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
Comm newcomm;
|
||||||
|
commUpdateDatatypes(s->comm, &newcomm, comm->imaxLocal / 2, comm->jmaxLocal / 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
// MGSolver on residual and error.
|
||||||
|
// TODO: What if there is a rest?
|
||||||
|
multiGrid(s, s->e[level + 1], s->r[level + 1], level + 1, &newcomm);
|
||||||
|
|
||||||
|
commFreeCommunicator(&newcomm);
|
||||||
|
|
||||||
|
// prolongate
|
||||||
|
prolongate(s, level, comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
// correct p on finer level using residual
|
||||||
|
correct(s, p, level, comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (level == FINEST_LEVEL)
|
||||||
|
setBoundaryCondition(s, p, comm->imaxLocal, comm->jmaxLocal);
|
||||||
|
|
||||||
|
// post-smoothing
|
||||||
|
for (int i = 0; i < s->postsmooth; i++) {
|
||||||
|
smooth(s, p, rhs, level, comm);
|
||||||
|
if (level == FINEST_LEVEL)
|
||||||
|
setBoundaryCondition(s, p, comm->imaxLocal, comm->jmaxLocal);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void initSolver(Solver* s, Discretization* d, Parameter* p)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s->eps = p->eps;
|
||||||
|
s->omega = p->omg;
|
||||||
|
s->itermax = p->itermax;
|
||||||
|
s->levels = p->levels;
|
||||||
|
s->grid = &d->grid;
|
||||||
|
s->comm = &d->comm;
|
||||||
|
s->presmooth = p->presmooth;
|
||||||
|
s->postsmooth = p->postsmooth;
|
||||||
|
|
||||||
|
int imax = s->grid->imax;
|
||||||
|
int jmax = s->grid->jmax;
|
||||||
|
int levels = s->levels;
|
||||||
|
printf("Using Multigrid solver with %d levels\n", levels);
|
||||||
|
|
||||||
|
s->r = malloc(levels * sizeof(double*));
|
||||||
|
s->e = malloc(levels * sizeof(double*));
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t size = (imax + 2) * (jmax + 2) * sizeof(double);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = 0; j < levels; j++) {
|
||||||
|
s->r[j] = allocate(64, size);
|
||||||
|
s->e[j] = allocate(64, size);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < (imax + 2) * (jmax + 2); i++) {
|
||||||
|
s->r[j][i] = 0.0;
|
||||||
|
s->e[j][i] = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void solve(Solver* s, double* p, double* rhs)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double res = multiGrid(s, p, rhs, 0, s->comm);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef VERBOSE
|
||||||
|
if (commIsMaster(s->comm)) {
|
||||||
|
printf("Residuum: %.6f\n", res);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
@ -9,6 +9,7 @@
|
|||||||
#include "comm.h"
|
#include "comm.h"
|
||||||
#include "discretization.h"
|
#include "discretization.h"
|
||||||
#include "grid.h"
|
#include "grid.h"
|
||||||
|
#include "mpi.h"
|
||||||
#include "parameter.h"
|
#include "parameter.h"
|
||||||
|
|
||||||
typedef struct {
|
typedef struct {
|
||||||
@ -17,6 +18,8 @@ typedef struct {
|
|||||||
/* parameters */
|
/* parameters */
|
||||||
double eps, omega;
|
double eps, omega;
|
||||||
int itermax;
|
int itermax;
|
||||||
|
int levels, presmooth, postsmooth;
|
||||||
|
double **r, **e;
|
||||||
/* communication */
|
/* communication */
|
||||||
Comm* comm;
|
Comm* comm;
|
||||||
} Solver;
|
} Solver;
|
||||||
|
@ -43,4 +43,5 @@ itermax 500 # maximal number of pressure iteration in one time step
|
|||||||
eps 0.00001 # stopping tolerance for pressure iteration
|
eps 0.00001 # stopping tolerance for pressure iteration
|
||||||
omg 1.8 # relaxation parameter for SOR iteration
|
omg 1.8 # relaxation parameter for SOR iteration
|
||||||
gamma 0.9 # upwind differencing factor gamma
|
gamma 0.9 # upwind differencing factor gamma
|
||||||
|
levels 5 # Multigrid levels
|
||||||
#===============================================================================
|
#===============================================================================
|
||||||
|
@ -1,12 +1,12 @@
|
|||||||
# Supported: GCC, CLANG, ICC
|
# Supported: GCC, CLANG, ICC
|
||||||
TAG ?= CLANG
|
TAG ?= ICC
|
||||||
ENABLE_OPENMP ?= false
|
ENABLE_OPENMP ?= false
|
||||||
# Supported: sor, rb, mg
|
# Supported: sor, rb, mg
|
||||||
SOLVER ?= rb
|
SOLVER ?= mg
|
||||||
# Run in debug settings
|
# Run in debug settings
|
||||||
DEBUG ?= false
|
DEBUG ?= false
|
||||||
|
|
||||||
#Feature options
|
#Feature options
|
||||||
OPTIONS += -DARRAY_ALIGNMENT=64
|
OPTIONS += -DARRAY_ALIGNMENT=64
|
||||||
#OPTIONS += -DVERBOSE
|
OPTIONS += -DVERBOSE
|
||||||
#OPTIONS += -DDEBUG
|
#OPTIONS += -DDEBUG
|
||||||
|
@ -26,8 +26,8 @@ p_init 0.0 # initial value for pressure
|
|||||||
|
|
||||||
xlength 1.0 # domain size in x-direction
|
xlength 1.0 # domain size in x-direction
|
||||||
ylength 1.0 # domain size in y-direction
|
ylength 1.0 # domain size in y-direction
|
||||||
imax 128 # number of interior cells in x-direction
|
imax 800 # number of interior cells in x-direction
|
||||||
jmax 128 # number of interior cells in y-direction
|
jmax 800 # number of interior cells in y-direction
|
||||||
|
|
||||||
# Time Data:
|
# Time Data:
|
||||||
# ---------
|
# ---------
|
||||||
|
@ -56,7 +56,7 @@ int main(int argc, char** argv)
|
|||||||
nt++;
|
nt++;
|
||||||
|
|
||||||
#ifdef VERBOSE
|
#ifdef VERBOSE
|
||||||
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, solver.dt);
|
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, d.dt);
|
||||||
#else
|
#else
|
||||||
printProgress(t);
|
printProgress(t);
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
|
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