WIP: Pull Request for a complete Solver package #1
@ -22,6 +22,7 @@ SRC = $(filter-out $(wildcard $(SRC_DIR)/*-*.c),$(wildcard $(SRC_DIR)/*.c)
|
||||
ASM = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.s, $(SRC))
|
||||
OBJ = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c, $(BUILD_DIR)/%.o, $(SRC))
|
||||
OBJ += $(BUILD_DIR)/vtkWriter-$(VTK_OUTPUT_FMT).o
|
||||
OBJ += $(BUILD_DIR)/solver-$(SOLVER).o
|
||||
SOURCES = $(SRC) $(wildcard $(SRC_DIR)/*.h)
|
||||
ifeq ($(VTK_OUTPUT_FMT),mpi)
|
||||
DEFINES += -D_VTK_WRITER_MPI
|
||||
|
@ -38,15 +38,22 @@ kmax 50 # number of interior cells in z-direction
|
||||
# Time Data:
|
||||
# ---------
|
||||
|
||||
te 100.0 # final time
|
||||
te 60.0 # final time
|
||||
dt 0.02 # time stepsize
|
||||
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||
|
||||
# Multigrid data:
|
||||
# ---------
|
||||
|
||||
levels 3 # Multigrid levels
|
||||
presmooth 5 # Pre-smoothning iterations
|
||||
postsmooth 5 # Post-smoothning iterations
|
||||
|
||||
# Pressure Iteration Data:
|
||||
# -----------------------
|
||||
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||||
itermax 500 # maximal number of pressure iteration in one time step
|
||||
eps 0.0001 # stopping tolerance for pressure iteration
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||||
omg 1.3 # relaxation parameter for SOR iteration
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||||
omg 1.7 # 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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@ -1,7 +1,9 @@
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||||
# Supported: GCC, CLANG, ICC
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TAG ?= CLANG
|
||||
TAG ?= ICC
|
||||
ENABLE_MPI ?= true
|
||||
ENABLE_OPENMP ?= false
|
||||
# Supported: rb, mg
|
||||
SOLVER ?= mg
|
||||
# Supported: seq, mpi
|
||||
VTK_OUTPUT_FMT ?= seq
|
||||
|
||||
|
@ -42,6 +42,13 @@ te 10.0 # final time
|
||||
dt 0.02 # time stepsize
|
||||
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||
|
||||
# Multigrid data:
|
||||
# ---------
|
||||
|
||||
levels 3 # Multigrid levels
|
||||
presmooth 10 # Pre-smoothning iterations
|
||||
postsmooth 5 # Post-smoothning iterations
|
||||
|
||||
# Pressure Iteration Data:
|
||||
# -----------------------
|
||||
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||||
|
@ -336,7 +336,6 @@ void commCollectResult(Comm* c,
|
||||
int imaxLocal = c->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = c->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = c->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
#if defined(_MPI)
|
||||
int offset[c->size * NDIMS];
|
||||
int imaxLocalAll[c->size];
|
||||
@ -562,9 +561,9 @@ void commPartition(Comm* c, int kmax, int jmax, int imax)
|
||||
MPI_Cart_shift(c->comm, KCORD, 1, &c->neighbours[FRONT], &c->neighbours[BACK]);
|
||||
MPI_Cart_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);
|
||||
c->imaxLocal = sizeOfRank(c->coords[IDIM], dims[ICORD], imax);
|
||||
c->jmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[JDIM], dims[JCORD], jmax);
|
||||
c->kmaxLocal = sizeOfRank(c->coords[KDIM], dims[KCORD], kmax);
|
||||
|
||||
// setup buffer types for communication
|
||||
setupCommunication(c, LEFT, BULK);
|
||||
@ -597,3 +596,44 @@ void commFinalize(Comm* c)
|
||||
MPI_Finalize();
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
void commUpdateDatatypes(
|
||||
Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal, int kmaxLocal)
|
||||
{
|
||||
#if defined _MPI
|
||||
|
||||
int result = MPI_Comm_dup(oldcomm->comm, &newcomm->comm);
|
||||
|
||||
if (result == MPI_ERR_COMM) {
|
||||
printf("\nNull communicator. Duplication failed !!\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||
newcomm->kmaxLocal = kmaxLocal;
|
||||
|
||||
setupCommunication(newcomm, LEFT, BULK);
|
||||
setupCommunication(newcomm, LEFT, HALO);
|
||||
setupCommunication(newcomm, RIGHT, BULK);
|
||||
setupCommunication(newcomm, RIGHT, HALO);
|
||||
setupCommunication(newcomm, BOTTOM, BULK);
|
||||
setupCommunication(newcomm, BOTTOM, HALO);
|
||||
setupCommunication(newcomm, TOP, BULK);
|
||||
setupCommunication(newcomm, TOP, HALO);
|
||||
setupCommunication(newcomm, FRONT, BULK);
|
||||
setupCommunication(newcomm, FRONT, HALO);
|
||||
setupCommunication(newcomm, BACK, BULK);
|
||||
setupCommunication(newcomm, BACK, HALO);
|
||||
#else
|
||||
newcomm->imaxLocal = imaxLocal;
|
||||
newcomm->jmaxLocal = jmaxLocal;
|
||||
newcomm->kmaxLocal = kmaxLocal;
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
void commFreeCommunicator(Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
#ifdef _MPI
|
||||
MPI_Comm_free(&comm->comm);
|
||||
#endif
|
||||
}
|
@ -23,6 +23,7 @@ typedef enum dimension { KDIM = 0, JDIM, IDIM, NDIMS } Dimension;
|
||||
enum layer { HALO = 0, BULK };
|
||||
enum op { MAX = 0, SUM };
|
||||
|
||||
|
||||
typedef struct {
|
||||
int rank;
|
||||
int size;
|
||||
@ -45,6 +46,9 @@ extern void commShift(Comm* c, double* f, double* g, double* h);
|
||||
extern void commReduction(double* v, int op);
|
||||
extern int commIsBoundary(Comm* c, Direction direction);
|
||||
extern void commGetOffsets(Comm* c, int offsets[], int kmax, int jmax, int imax);
|
||||
extern void commFreeCommunicator(Comm* comm);
|
||||
extern void commUpdateDatatypes(
|
||||
Comm* oldcomm, Comm* newcomm, int imaxLocal, int jmaxLocal, int kmaxLocal);
|
||||
extern void commCollectResult(Comm* c,
|
||||
double* ug,
|
||||
double* vg,
|
||||
|
@ -1,5 +1,5 @@
|
||||
/*
|
||||
* Copyright (C) NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||
* 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.
|
||||
@ -7,13 +7,11 @@
|
||||
#include <float.h>
|
||||
#include <math.h>
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
|
||||
|
||||
#include "allocate.h"
|
||||
#include "comm.h"
|
||||
#include "discretization.h"
|
||||
#include "parameter.h"
|
||||
#include "solver.h"
|
||||
#include "util.h"
|
||||
|
||||
#define P(i, j, k) \
|
||||
@ -33,7 +31,7 @@
|
||||
#define RHS(i, j, k) \
|
||||
rhs[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
|
||||
static void printConfig(Solver* s)
|
||||
static void printConfig(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
if (commIsMaster(&s->comm)) {
|
||||
printf("Parameters for #%s#\n", s->problem);
|
||||
@ -72,7 +70,7 @@ static void printConfig(Solver* s)
|
||||
commPrintConfig(&s->comm);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void initSolver(Solver* s, Parameter* params)
|
||||
void initDiscretization(Discretization* s, Parameter* params)
|
||||
{
|
||||
s->problem = params->name;
|
||||
s->bcLeft = params->bcLeft;
|
||||
@ -142,226 +140,7 @@ void initSolver(Solver* s, Parameter* params)
|
||||
#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;
|
||||
int pass, ksw, jsw, isw;
|
||||
|
||||
while ((res >= epssq) && (it < itermax)) {
|
||||
ksw = 1;
|
||||
|
||||
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||
jsw = ksw;
|
||||
commExchange(&s->comm, p);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
isw = jsw;
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||
|
||||
double r =
|
||||
RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
|
||||
idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
|
||||
idz2);
|
||||
|
||||
P(i, j, k) -= (factor * r);
|
||||
res += (r * r);
|
||||
}
|
||||
isw = 3 - isw;
|
||||
}
|
||||
jsw = 3 - jsw;
|
||||
}
|
||||
ksw = 3 - ksw;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(&s->comm, FRONT)) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(&s->comm, BACK)) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(&s->comm, BOTTOM)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(&s->comm, TOP)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(&s->comm, LEFT)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(0, j, k) = P(1, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(&s->comm, RIGHT)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
commReduction(&res, SUM);
|
||||
res = res / (double)(imax * jmax * kmax);
|
||||
#ifdef DEBUG
|
||||
if (commIsMaster(&s->comm)) {
|
||||
printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
commExchange(&s->comm, p);
|
||||
it++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef VERBOSE
|
||||
if (commIsMaster(&s->comm)) {
|
||||
printf("Solver took %d iterations to reach %f\n", it, sqrt(res));
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
static double maxElement(Solver* s, double* m)
|
||||
{
|
||||
int size = (s->comm.imaxLocal + 2) * (s->comm.jmaxLocal + 2) *
|
||||
(s->comm.kmaxLocal + 2);
|
||||
double maxval = DBL_MIN;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < size; i++) {
|
||||
maxval = MAX(maxval, fabs(m[i]));
|
||||
}
|
||||
commReduction(&maxval, MAX);
|
||||
return maxval;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void normalizePressure(Solver* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||
|
||||
double* p = s->p;
|
||||
double avgP = 0.0;
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
avgP += P(i, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
commReduction(&avgP, SUM);
|
||||
avgP /= (s->grid.imax * s->grid.jmax * s->grid.kmax);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, k) = P(i, j, k) - avgP;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void computeTimestep(Solver* s)
|
||||
{
|
||||
double dt = s->dtBound;
|
||||
double dx = s->grid.dx;
|
||||
double dy = s->grid.dy;
|
||||
double dz = s->grid.dz;
|
||||
|
||||
double umax = maxElement(s, s->u);
|
||||
double vmax = maxElement(s, s->v);
|
||||
double wmax = maxElement(s, s->w);
|
||||
|
||||
if (umax > 0) {
|
||||
dt = (dt > dx / umax) ? dx / umax : dt;
|
||||
}
|
||||
if (vmax > 0) {
|
||||
dt = (dt > dy / vmax) ? dy / vmax : dt;
|
||||
}
|
||||
if (wmax > 0) {
|
||||
dt = (dt > dz / wmax) ? dz / wmax : dt;
|
||||
}
|
||||
|
||||
s->dt = dt * s->tau;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setBoundaryConditions(Solver* s)
|
||||
void setBoundaryConditions(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
@ -576,7 +355,37 @@ void setBoundaryConditions(Solver* s)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setSpecialBoundaryCondition(Solver* s)
|
||||
void computeRHS(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||
|
||||
double idx = 1.0 / s->grid.dx;
|
||||
double idy = 1.0 / s->grid.dy;
|
||||
double idz = 1.0 / s->grid.dz;
|
||||
double idt = 1.0 / s->dt;
|
||||
|
||||
double* rhs = s->rhs;
|
||||
double* f = s->f;
|
||||
double* g = s->g;
|
||||
double* h = s->h;
|
||||
|
||||
commShift(&s->comm, f, g, h);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
RHS(i, j, k) = ((F(i, j, k) - F(i - 1, j, k)) * idx +
|
||||
(G(i, j, k) - G(i, j - 1, k)) * idy +
|
||||
(H(i, j, k) - H(i, j, k - 1)) * idz) *
|
||||
idt;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setSpecialBoundaryCondition(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
@ -603,7 +412,74 @@ void setSpecialBoundaryCondition(Solver* s)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void computeFG(Solver* s)
|
||||
static double maxElement(Discretization* s, double* m)
|
||||
{
|
||||
int size = (s->comm.imaxLocal + 2) * (s->comm.jmaxLocal + 2) *
|
||||
(s->comm.kmaxLocal + 2);
|
||||
double maxval = DBL_MIN;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < size; i++) {
|
||||
maxval = MAX(maxval, fabs(m[i]));
|
||||
}
|
||||
commReduction(&maxval, MAX);
|
||||
return maxval;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void normalizePressure(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||
|
||||
double* p = s->p;
|
||||
double avgP = 0.0;
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
avgP += P(i, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
commReduction(&avgP, SUM);
|
||||
avgP /= (s->grid.imax * s->grid.jmax * s->grid.kmax);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, k) = P(i, j, k) - avgP;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void computeTimestep(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
double dt = s->dtBound;
|
||||
double dx = s->grid.dx;
|
||||
double dy = s->grid.dy;
|
||||
double dz = s->grid.dz;
|
||||
|
||||
double umax = maxElement(s, s->u);
|
||||
double vmax = maxElement(s, s->v);
|
||||
double wmax = maxElement(s, s->w);
|
||||
|
||||
if (umax > 0) {
|
||||
dt = (dt > dx / umax) ? dx / umax : dt;
|
||||
}
|
||||
if (vmax > 0) {
|
||||
dt = (dt > dy / vmax) ? dy / vmax : dt;
|
||||
}
|
||||
if (wmax > 0) {
|
||||
dt = (dt > dz / wmax) ? dz / wmax : dt;
|
||||
}
|
||||
|
||||
s->dt = dt * s->tau;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
void computeFG(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
@ -823,7 +699,7 @@ void computeFG(Solver* s)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void adaptUV(Solver* s)
|
||||
void adaptUV(Discretization* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
@ -850,4 +726,4 @@ void adaptUV(Solver* s)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
44
BasicSolver/3D-mpi/src/discretization.h
Normal file
44
BasicSolver/3D-mpi/src/discretization.h
Normal file
@ -0,0 +1,44 @@
|
||||
/*
|
||||
* Copyright (C) NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||
* All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
|
||||
* Use of this source code is governed by a MIT style
|
||||
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||
*/
|
||||
#ifndef __DISCRETIZATION_H_
|
||||
#define __DISCRETIZATION_H_
|
||||
|
||||
#include "grid.h"
|
||||
#include "parameter.h"
|
||||
#include "comm.h"
|
||||
|
||||
enum BC { NOSLIP = 1, SLIP, OUTFLOW, PERIODIC };
|
||||
|
||||
typedef struct {
|
||||
/* geometry and grid information */
|
||||
Grid grid;
|
||||
/* arrays */
|
||||
double *p, *rhs;
|
||||
double *f, *g, *h;
|
||||
double *u, *v, *w;
|
||||
/* parameters */
|
||||
double eps, omega;
|
||||
double re, tau, gamma;
|
||||
double gx, gy, gz;
|
||||
/* time stepping */
|
||||
int itermax;
|
||||
double dt, te;
|
||||
double dtBound;
|
||||
char* problem;
|
||||
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
||||
Comm comm;
|
||||
} Discretization;
|
||||
|
||||
extern void initDiscretization(Discretization*, Parameter*);
|
||||
extern void computeRHS(Discretization*);
|
||||
extern void normalizePressure(Discretization*);
|
||||
extern void computeTimestep(Discretization*);
|
||||
extern void setBoundaryConditions(Discretization*);
|
||||
extern void setSpecialBoundaryCondition(Discretization*);
|
||||
extern void computeFG(Discretization*);
|
||||
extern void adaptUV(Discretization*);
|
||||
#endif
|
@ -9,7 +9,7 @@
|
||||
#include <unistd.h>
|
||||
|
||||
#include "allocate.h"
|
||||
#include "comm.h"
|
||||
#include "discretization.h"
|
||||
#include "parameter.h"
|
||||
#include "progress.h"
|
||||
#include "solver.h"
|
||||
@ -21,8 +21,9 @@ int main(int argc, char** argv)
|
||||
double timeStart, timeStop;
|
||||
Parameter p;
|
||||
Solver s;
|
||||
Discretization d;
|
||||
|
||||
commInit(&s.comm, argc, argv);
|
||||
commInit(&d.comm, argc, argv);
|
||||
initParameter(&p);
|
||||
|
||||
if (argc != 2) {
|
||||
@ -31,33 +32,40 @@ int main(int argc, char** argv)
|
||||
}
|
||||
|
||||
readParameter(&p, argv[1]);
|
||||
commPartition(&s.comm, p.kmax, p.jmax, p.imax);
|
||||
if (commIsMaster(&s.comm)) {
|
||||
commPartition(&d.comm, p.kmax, p.jmax, p.imax);
|
||||
|
||||
if (commIsMaster(&d.comm)) {
|
||||
printParameter(&p);
|
||||
}
|
||||
initSolver(&s, &p);
|
||||
initDiscretization(&d, &p);
|
||||
|
||||
initSolver(&s, &d, &p);
|
||||
|
||||
#ifndef VERBOSE
|
||||
initProgress(s.te);
|
||||
initProgress(d.te);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
double tau = s.tau;
|
||||
double te = s.te;
|
||||
double tau = d.tau;
|
||||
double te = d.te;
|
||||
double t = 0.0;
|
||||
int nt = 0;
|
||||
|
||||
timeStart = getTimeStamp();
|
||||
while (t <= te) {
|
||||
if (tau > 0.0) computeTimestep(&s);
|
||||
setBoundaryConditions(&s);
|
||||
setSpecialBoundaryCondition(&s);
|
||||
computeFG(&s);
|
||||
computeRHS(&s);
|
||||
solve(&s);
|
||||
adaptUV(&s);
|
||||
t += s.dt;
|
||||
if (tau > 0.0) computeTimestep(&d);
|
||||
setBoundaryConditions(&d);
|
||||
setSpecialBoundaryCondition(&d);
|
||||
computeFG(&d);
|
||||
computeRHS(&d);
|
||||
if (nt % 100 == 0) normalizePressure(&d);
|
||||
solve(&s, d.p, d.rhs);
|
||||
adaptUV(&d);
|
||||
t += d.dt;
|
||||
nt++;
|
||||
|
||||
#ifdef VERBOSE
|
||||
if (commIsMaster(&s.comm)) {
|
||||
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, s.dt);
|
||||
if (commIsMaster(s.comm)) {
|
||||
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, d.dt);
|
||||
}
|
||||
#else
|
||||
printProgress(t);
|
||||
@ -67,7 +75,7 @@ int main(int argc, char** argv)
|
||||
#ifndef VERBOSE
|
||||
stopProgress();
|
||||
#endif
|
||||
if (commIsMaster(&s.comm)) {
|
||||
if (commIsMaster(s.comm)) {
|
||||
printf("Solution took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -75,14 +83,14 @@ int main(int argc, char** argv)
|
||||
#ifdef _VTK_WRITER_MPI
|
||||
VtkOptions opts = { .grid = s.grid, .comm = s.comm };
|
||||
vtkOpen(&opts, s.problem);
|
||||
vtkScalar(&opts, "pressure", s.p);
|
||||
vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { s.u, s.v, s.w });
|
||||
vtkScalar(&opts, "pressure", d.p);
|
||||
vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { d.u, d.v, d.w });
|
||||
vtkClose(&opts);
|
||||
#else
|
||||
double *pg, *ug, *vg, *wg;
|
||||
|
||||
if (commIsMaster(&s.comm)) {
|
||||
size_t bytesize = s.grid.imax * s.grid.jmax * s.grid.kmax * sizeof(double);
|
||||
if (commIsMaster(s.comm)) {
|
||||
size_t bytesize = s.grid->imax * s.grid->jmax * s.grid->kmax * sizeof(double);
|
||||
|
||||
pg = allocate(64, bytesize);
|
||||
ug = allocate(64, bytesize);
|
||||
@ -90,34 +98,35 @@ int main(int argc, char** argv)
|
||||
wg = allocate(64, bytesize);
|
||||
}
|
||||
|
||||
commCollectResult(&s.comm,
|
||||
commCollectResult(s.comm,
|
||||
ug,
|
||||
vg,
|
||||
wg,
|
||||
pg,
|
||||
s.u,
|
||||
s.v,
|
||||
s.w,
|
||||
s.p,
|
||||
s.grid.kmax,
|
||||
s.grid.jmax,
|
||||
s.grid.imax);
|
||||
d.u,
|
||||
d.v,
|
||||
d.w,
|
||||
d.p,
|
||||
s.grid->kmax,
|
||||
s.grid->jmax,
|
||||
s.grid->imax);
|
||||
|
||||
if (commIsMaster(&s.comm)) {
|
||||
if (commIsMaster(s.comm)) {
|
||||
VtkOptions opts = { .grid = s.grid };
|
||||
vtkOpen(&opts, s.problem);
|
||||
vtkScalar(&opts, "pressure", pg);
|
||||
vtkVector(&opts, "velocity", (VtkVector) { ug, vg, wg });
|
||||
vtkClose(&opts);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
timeStop = getTimeStamp();
|
||||
|
||||
if (commIsMaster(&s.comm)) {
|
||||
if (commIsMaster(s.comm)) {
|
||||
printf("Result output took %.2fs\n", timeStop - timeStart);
|
||||
}
|
||||
|
||||
commFinalize(&s.comm);
|
||||
commFinalize(s.comm);
|
||||
return EXIT_SUCCESS;
|
||||
}
|
||||
|
@ -14,18 +14,22 @@
|
||||
|
||||
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;
|
||||
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;
|
||||
param->levels = 5;
|
||||
param->presmooth = 5;
|
||||
param->postsmooth = 5;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
|
||||
|
@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
|
||||
char* name;
|
||||
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
||||
double u_init, v_init, w_init, p_init;
|
||||
int levels, presmooth, postsmooth;
|
||||
} Parameter;
|
||||
|
||||
void initParameter(Parameter*);
|
||||
|
401
BasicSolver/3D-mpi/src/solver-mg.c
Normal file
401
BasicSolver/3D-mpi/src/solver-mg.c
Normal file
@ -0,0 +1,401 @@
|
||||
/*
|
||||
* Copyright (C) NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||
* 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, k) \
|
||||
s[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define E(i, j, k) \
|
||||
e[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define R(i, j, k) \
|
||||
r[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define OLD(i, j, k) \
|
||||
old[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
|
||||
static void restrictMG(Solver* s, int level, Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
double* r = s->r[level + 1];
|
||||
double* old = s->r[level];
|
||||
|
||||
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
commExchange(comm, old);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < comm->kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < comm->jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < comm->imaxLocal + 1; ++i) {
|
||||
R(i, j, k) = (OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1, 2 * k) +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j - 1, 2 * k) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1, 2 * k) +
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j, 2 * k) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j, 2 * k) * 8 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j, 2 * k) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1, 2 * k) +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j + 1, 2 * k) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1, 2 * k) +
|
||||
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1, 2 * k - 1) +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j - 1, 2 * k - 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1, 2 * k - 1) +
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j, 2 * k - 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j, 2 * k - 1) * 4 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j, 2 * k - 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1, 2 * k - 1) +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j + 1, 2 * k - 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1, 2 * k - 1) +
|
||||
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j - 1, 2 * k + 1) +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j - 1, 2 * k + 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j - 1, 2 * k + 1) +
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j, 2 * k + 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j, 2 * k + 1) * 4 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j, 2 * k + 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i - 1, 2 * j + 1, 2 * k + 1) +
|
||||
OLD(2 * i, 2 * j + 1, 2 * k + 1) * 2 +
|
||||
OLD(2 * i + 1, 2 * j + 1, 2 * k + 1)) /
|
||||
64.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void prolongate(Solver* s, int level, Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
double* old = s->r[level + 1];
|
||||
double* e = s->r[level];
|
||||
|
||||
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
for (int k = 2; k < kmaxLocal + 1; k += 2) {
|
||||
for (int j = 2; j < jmaxLocal + 1; j += 2) {
|
||||
for (int i = 2; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||
E(i, j, k) = OLD(i / 2, j / 2, k / 2);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void correct(Solver* s, double* p, int level, Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
double* e = s->e[level];
|
||||
|
||||
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; ++k) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; ++j) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; ++i) {
|
||||
P(i, j, k) += E(i, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void setBoundaryCondition(
|
||||
Solver* s, double* p, int imaxLocal, int jmaxLocal, int kmaxLocal)
|
||||
{
|
||||
#ifdef _MPI
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, FRONT)) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, BACK)) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, BOTTOM)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, TOP)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, LEFT)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(0, j, k) = P(1, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, RIGHT)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#else
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
|
||||
P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
|
||||
P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(0, j, k) = P(1, j, k);
|
||||
P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
static double smooth(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
double eps = s->eps;
|
||||
int itermax = s->itermax;
|
||||
double dx2 = s->grid->dx * s->grid->dx;
|
||||
double dy2 = s->grid->dy * s->grid->dy;
|
||||
double dz2 = s->grid->dz * s->grid->dz;
|
||||
double idx2 = 1.0 / dx2;
|
||||
double idy2 = 1.0 / dy2;
|
||||
double idz2 = 1.0 / dz2;
|
||||
double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
|
||||
(dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
|
||||
double* r = s->r[level];
|
||||
double epssq = eps * eps;
|
||||
int it = 0;
|
||||
int pass, ksw, jsw, isw;
|
||||
double res = 1.0;
|
||||
|
||||
ksw = 1;
|
||||
|
||||
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||
jsw = ksw;
|
||||
|
||||
commExchange(comm, p);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
isw = jsw;
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||
|
||||
P(i, j, k) -=
|
||||
factor *
|
||||
(RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
|
||||
idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
|
||||
idz2));
|
||||
}
|
||||
isw = 3 - isw;
|
||||
}
|
||||
jsw = 3 - jsw;
|
||||
}
|
||||
ksw = 3 - ksw;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static double calculateResidual(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
|
||||
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
double eps = s->eps;
|
||||
int itermax = s->itermax;
|
||||
double dx2 = s->grid->dx * s->grid->dx;
|
||||
double dy2 = s->grid->dy * s->grid->dy;
|
||||
double dz2 = s->grid->dz * s->grid->dz;
|
||||
double idx2 = 1.0 / dx2;
|
||||
double idy2 = 1.0 / dy2;
|
||||
double idz2 = 1.0 / dz2;
|
||||
double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
|
||||
(dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
|
||||
double* r = s->r[level];
|
||||
double epssq = eps * eps;
|
||||
int it = 0;
|
||||
int pass, ksw, jsw, isw;
|
||||
double res = 1.0;
|
||||
|
||||
ksw = 1;
|
||||
|
||||
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||
jsw = ksw;
|
||||
|
||||
commExchange(comm, p);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
isw = jsw;
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||
|
||||
R(i,
|
||||
j,
|
||||
k) = (RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) *
|
||||
idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
|
||||
idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
|
||||
idz2));
|
||||
|
||||
res += (R(i, j, k) * R(i, j, k));
|
||||
}
|
||||
isw = 3 - isw;
|
||||
}
|
||||
jsw = 3 - jsw;
|
||||
}
|
||||
ksw = 3 - ksw;
|
||||
}
|
||||
|
||||
commReduction(&res, SUM);
|
||||
|
||||
res = res / (double)(imaxLocal * jmaxLocal * kmaxLocal);
|
||||
#ifdef DEBUG
|
||||
if (commIsMaster(s->comm)) {
|
||||
printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static double multiGrid(Solver* s, double* p, double* rhs, int level, Comm* comm)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
double res = 0.0;
|
||||
|
||||
// coarsest level
|
||||
if (level == COARSEST_LEVEL) {
|
||||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
smooth(s, p, rhs, level, comm);
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// pre-smoothing
|
||||
for (int i = 0; i < s->presmooth; i++) {
|
||||
smooth(s, p, rhs, level, comm);
|
||||
if (level == FINEST_LEVEL)
|
||||
setBoundaryCondition(s, p, imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal);
|
||||
}
|
||||
|
||||
res = calculateResidual(s, p, rhs, level, comm);
|
||||
|
||||
// restrict
|
||||
restrictMG(s, level, comm);
|
||||
|
||||
Comm newcomm;
|
||||
commUpdateDatatypes(s->comm,
|
||||
&newcomm,
|
||||
comm->imaxLocal / 2,
|
||||
comm->jmaxLocal / 2,
|
||||
comm->kmaxLocal / 2);
|
||||
|
||||
// MGSolver on residual and error.
|
||||
multiGrid(s, s->e[level + 1], s->r[level + 1], level + 1, &newcomm);
|
||||
|
||||
commFreeCommunicator(&newcomm);
|
||||
|
||||
// prolongate
|
||||
prolongate(s, level, comm);
|
||||
|
||||
// correct p on finer level using residual
|
||||
correct(s, p, level, comm);
|
||||
if (level == FINEST_LEVEL)
|
||||
setBoundaryCondition(s, p, imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal);
|
||||
|
||||
// post-smoothing
|
||||
for (int i = 0; i < s->postsmooth; i++) {
|
||||
smooth(s, p, rhs, level, comm);
|
||||
if (level == FINEST_LEVEL)
|
||||
setBoundaryCondition(s, p, imaxLocal, jmaxLocal, kmaxLocal);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void initSolver(Solver* s, Discretization* d, Parameter* p)
|
||||
{
|
||||
s->eps = p->eps;
|
||||
s->omega = p->omg;
|
||||
s->itermax = p->itermax;
|
||||
s->levels = p->levels;
|
||||
s->grid = &d->grid;
|
||||
s->presmooth = p->presmooth;
|
||||
s->postsmooth = p->postsmooth;
|
||||
s->comm = &d->comm;
|
||||
s->problem = p->name;
|
||||
|
||||
int imax = s->grid->imax;
|
||||
int jmax = s->grid->jmax;
|
||||
int kmax = s->grid->kmax;
|
||||
int levels = s->levels;
|
||||
printf("Using Multigrid solver with %d levels\n", levels);
|
||||
|
||||
s->r = malloc(levels * sizeof(double*));
|
||||
s->e = malloc(levels * sizeof(double*));
|
||||
|
||||
size_t size = (imax + 2) * (jmax + 2) * (kmax + 2);
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < levels; j++) {
|
||||
s->r[j] = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||
s->e[j] = allocate(64, size * sizeof(double));
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < size; i++) {
|
||||
s->r[j][i] = 0.0;
|
||||
s->e[j][i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void solve(Solver* s, double* p, double* rhs)
|
||||
{
|
||||
double res = multiGrid(s, p, rhs, 0, s->comm);
|
||||
|
||||
#ifdef VERBOSE
|
||||
if (commIsMaster(s->comm)) {
|
||||
printf("Residuum: %.6f\n", res);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
173
BasicSolver/3D-mpi/src/solver-rb.c
Normal file
173
BasicSolver/3D-mpi/src/solver-rb.c
Normal file
@ -0,0 +1,173 @@
|
||||
/*
|
||||
* Copyright (C) NHR@FAU, University Erlangen-Nuremberg.
|
||||
* All rights reserved. This file is part of nusif-solver.
|
||||
* Use of this source code is governed by a MIT style
|
||||
* license that can be found in the LICENSE file.
|
||||
*/
|
||||
#include <float.h>
|
||||
#include <math.h>
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
|
||||
|
||||
#include "allocate.h"
|
||||
#include "comm.h"
|
||||
#include "parameter.h"
|
||||
#include "solver.h"
|
||||
#include "util.h"
|
||||
|
||||
void solve(Solver* s, double* p, double* rhs)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm->imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm->jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = s->comm->kmaxLocal;
|
||||
|
||||
int imax = s->grid->imax;
|
||||
int jmax = s->grid->jmax;
|
||||
int kmax = s->grid->kmax;
|
||||
|
||||
double eps = s->eps;
|
||||
int itermax = s->itermax;
|
||||
double dx2 = s->grid->dx * s->grid->dx;
|
||||
double dy2 = s->grid->dy * s->grid->dy;
|
||||
double dz2 = s->grid->dz * s->grid->dz;
|
||||
double idx2 = 1.0 / dx2;
|
||||
double idy2 = 1.0 / dy2;
|
||||
double idz2 = 1.0 / dz2;
|
||||
|
||||
double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
|
||||
(dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
|
||||
double epssq = eps * eps;
|
||||
int it = 0;
|
||||
double res = 1.0;
|
||||
int pass, ksw, jsw, isw;
|
||||
|
||||
while ((res >= epssq) && (it < itermax)) {
|
||||
ksw = 1;
|
||||
|
||||
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||
jsw = ksw;
|
||||
commExchange(s->comm, p);
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
isw = jsw;
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = isw; i < imaxLocal + 1; i += 2) {
|
||||
|
||||
double r =
|
||||
RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
|
||||
idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
|
||||
idz2);
|
||||
|
||||
P(i, j, k) -= (factor * r);
|
||||
res += (r * r);
|
||||
}
|
||||
isw = 3 - isw;
|
||||
}
|
||||
jsw = 3 - jsw;
|
||||
}
|
||||
ksw = 3 - ksw;
|
||||
}
|
||||
#ifdef _MPI
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, FRONT)) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, BACK)) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, kmaxLocal + 1) = P(i, j, kmaxLocal);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, BOTTOM)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, TOP)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imaxLocal + 1; i++) {
|
||||
P(i, jmaxLocal + 1, k) = P(i, jmaxLocal, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, LEFT)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(0, j, k) = P(1, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (commIsBoundary(s->comm, RIGHT)) {
|
||||
for (int k = 1; k < kmaxLocal + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmaxLocal + 1; j++) {
|
||||
P(imaxLocal + 1, j, k) = P(imaxLocal, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#else
|
||||
for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imax + 1; i++) {
|
||||
P(i, j, 0) = P(i, j, 1);
|
||||
P(i, j, kmax + 1) = P(i, j, kmax);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmax + 1; k++) {
|
||||
for (int i = 1; i < imax + 1; i++) {
|
||||
P(i, 0, k) = P(i, 1, k);
|
||||
P(i, jmax + 1, k) = P(i, jmax, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmax + 1; k++) {
|
||||
for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
|
||||
P(0, j, k) = P(1, j, k);
|
||||
P(imax + 1, j, k) = P(imax, j, k);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
commReduction(&res, SUM);
|
||||
res = res / (double)(imax * jmax * kmax);
|
||||
#ifdef DEBUG
|
||||
if (commIsMaster(&s->comm)) {
|
||||
printf("%d Residuum: %e\n", it, res);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
commExchange(s->comm, p);
|
||||
it++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ifdef VERBOSE
|
||||
if (commIsMaster(s->comm)) {
|
||||
printf("Solver took %d iterations to reach %f\n", it, sqrt(res));
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
void initSolver(Solver* s, Discretization* d, Parameter* p)
|
||||
{
|
||||
s->eps = p->eps;
|
||||
s->omega = p->omg;
|
||||
s->itermax = p->itermax;
|
||||
s->levels = p->levels;
|
||||
s->grid = &d->grid;
|
||||
s->presmooth = p->presmooth;
|
||||
s->postsmooth = p->postsmooth;
|
||||
s->comm = &d->comm;
|
||||
s->problem = p->name;
|
||||
}
|
@ -9,12 +9,11 @@
|
||||
#include "comm.h"
|
||||
#include "grid.h"
|
||||
#include "parameter.h"
|
||||
|
||||
enum BC { NOSLIP = 1, SLIP, OUTFLOW, PERIODIC };
|
||||
#include "discretization.h"
|
||||
|
||||
typedef struct {
|
||||
/* geometry and grid information */
|
||||
Grid grid;
|
||||
Grid* grid;
|
||||
/* arrays */
|
||||
double *p, *rhs;
|
||||
double *f, *g, *h;
|
||||
@ -30,16 +29,11 @@ typedef struct {
|
||||
char* problem;
|
||||
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
||||
/* communication */
|
||||
Comm comm;
|
||||
double **r, **e;
|
||||
int levels, presmooth, postsmooth;
|
||||
Comm* comm;
|
||||
} Solver;
|
||||
|
||||
extern void initSolver(Solver*, Parameter*);
|
||||
extern void computeRHS(Solver*);
|
||||
extern void solve(Solver*);
|
||||
extern void normalizePressure(Solver*);
|
||||
extern void computeTimestep(Solver*);
|
||||
extern void setBoundaryConditions(Solver*);
|
||||
extern void setSpecialBoundaryCondition(Solver*);
|
||||
extern void computeFG(Solver*);
|
||||
extern void adaptUV(Solver*);
|
||||
extern void solve(Solver* , double* , double* );
|
||||
extern void initSolver(Solver*, Discretization*, Parameter*);
|
||||
#endif
|
||||
|
@ -14,10 +14,10 @@
|
||||
|
||||
void testInit(Solver* s)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||
int myrank = s->comm.rank;
|
||||
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;
|
||||
@ -76,11 +76,11 @@ static char* direction2String(Direction dir)
|
||||
|
||||
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;
|
||||
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);
|
||||
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++) {
|
||||
@ -116,9 +116,9 @@ static void printPlane(Solver* s, double* a, int ymax, int xmax, Direction dir)
|
||||
|
||||
void testPrintHalo(Solver* s, double* a)
|
||||
{
|
||||
int imaxLocal = s->comm.imaxLocal;
|
||||
int jmaxLocal = s->comm.jmaxLocal;
|
||||
int kmaxLocal = s->comm.kmaxLocal;
|
||||
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);
|
||||
|
@ -19,4 +19,13 @@
|
||||
#define ABS(a) ((a) >= 0 ? (a) : -(a))
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#define P(i, j, k) p[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define F(i, j, k) f[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define G(i, j, k) g[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define H(i, j, k) h[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define U(i, j, k) u[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define V(i, j, k) v[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define W(i, j, k) w[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
#define RHS(i, j, k) rhs[(k) * (imaxLocal + 2) * (jmaxLocal + 2) + (j) * (imaxLocal + 2) + (i)]
|
||||
|
||||
#endif // __UTIL_H_
|
||||
|
@ -46,18 +46,18 @@ static void writeHeader(VtkOptions* o)
|
||||
cursor += sprintf(cursor, "DATASET STRUCTURED_POINTS\n");
|
||||
cursor += sprintf(cursor,
|
||||
"DIMENSIONS %d %d %d\n",
|
||||
o->grid.imax,
|
||||
o->grid.jmax,
|
||||
o->grid.kmax);
|
||||
o->grid->imax,
|
||||
o->grid->jmax,
|
||||
o->grid->kmax);
|
||||
cursor += sprintf(cursor,
|
||||
"ORIGIN %f %f %f\n",
|
||||
o->grid.dx * 0.5,
|
||||
o->grid.dy * 0.5,
|
||||
o->grid.dz * 0.5);
|
||||
cursor += sprintf(cursor, "SPACING %f %f %f\n", o->grid.dx, o->grid.dy, o->grid.dz);
|
||||
o->grid->dx * 0.5,
|
||||
o->grid->dy * 0.5,
|
||||
o->grid->dz * 0.5);
|
||||
cursor += sprintf(cursor, "SPACING %f %f %f\n", o->grid->dx, o->grid->dy, o->grid->dz);
|
||||
cursor += sprintf(cursor,
|
||||
"POINT_DATA %d\n",
|
||||
o->grid.imax * o->grid.jmax * o->grid.kmax);
|
||||
o->grid->imax * o->grid->jmax * o->grid->kmax);
|
||||
|
||||
if (commIsMaster(&o->comm)) {
|
||||
MPI_File_write(o->fh, header, (int)strlen(header), MPI_CHAR, MPI_STATUS_IGNORE);
|
||||
@ -67,7 +67,6 @@ static void writeHeader(VtkOptions* o)
|
||||
void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
|
||||
{
|
||||
char filename[50];
|
||||
|
||||
snprintf(filename, 50, "%s-p%d.vtk", problem, o->comm.size);
|
||||
MPI_File_open(o->comm.comm,
|
||||
filename,
|
||||
@ -98,7 +97,7 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
|
||||
}
|
||||
|
||||
int offsets[NDIMS];
|
||||
commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax);
|
||||
commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax);
|
||||
|
||||
// set global view in file
|
||||
MPI_Offset disp;
|
||||
@ -108,7 +107,7 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
|
||||
MPI_File_get_size(o->fh, &disp);
|
||||
|
||||
MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
|
||||
(int[NDIMS]) { o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax },
|
||||
(int[NDIMS]) { o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax },
|
||||
(int[NDIMS]) { o->comm.kmaxLocal, o->comm.jmaxLocal, o->comm.imaxLocal },
|
||||
offsets,
|
||||
MPI_ORDER_C,
|
||||
@ -177,7 +176,7 @@ void vtkVector(VtkOptions* o, char* name, VtkVector vec)
|
||||
}
|
||||
|
||||
int offsets[NDIMS];
|
||||
commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax);
|
||||
commGetOffsets(&o->comm, offsets, o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax);
|
||||
|
||||
// set global view in file
|
||||
MPI_Offset disp;
|
||||
@ -190,7 +189,7 @@ void vtkVector(VtkOptions* o, char* name, VtkVector vec)
|
||||
MPI_Type_commit(&vectorType);
|
||||
|
||||
MPI_Type_create_subarray(NDIMS,
|
||||
(int[NDIMS]) { o->grid.kmax, o->grid.jmax, o->grid.imax },
|
||||
(int[NDIMS]) { o->grid->kmax, o->grid->jmax, o->grid->imax },
|
||||
(int[NDIMS]) { kmaxLocal, jmaxLocal, imaxLocal },
|
||||
offsets,
|
||||
MPI_ORDER_C,
|
||||
|
@ -41,14 +41,14 @@ static void writeHeader(VtkOptions* o)
|
||||
}
|
||||
|
||||
fprintf(o->fh, "DATASET STRUCTURED_POINTS\n");
|
||||
fprintf(o->fh, "DIMENSIONS %d %d %d\n", o->grid.imax, o->grid.jmax, o->grid.kmax);
|
||||
fprintf(o->fh, "DIMENSIONS %d %d %d\n", o->grid->imax, o->grid->jmax, o->grid->kmax);
|
||||
fprintf(o->fh,
|
||||
"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);
|
||||
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)
|
||||
@ -64,9 +64,9 @@ void vtkOpen(VtkOptions* o, char* problem)
|
||||
|
||||
static void writeScalar(VtkOptions* o, double* s)
|
||||
{
|
||||
int imax = o->grid.imax;
|
||||
int jmax = o->grid.jmax;
|
||||
int kmax = o->grid.kmax;
|
||||
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++) {
|
||||
@ -105,9 +105,9 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
|
||||
|
||||
static void writeVector(VtkOptions* o, VtkVector vec)
|
||||
{
|
||||
int imax = o->grid.imax;
|
||||
int jmax = o->grid.jmax;
|
||||
int kmax = o->grid.kmax;
|
||||
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++) {
|
||||
|
@ -14,7 +14,7 @@
|
||||
typedef enum VtkFormat { ASCII = 0, BINARY } VtkFormat;
|
||||
|
||||
typedef struct VtkOptions {
|
||||
Grid grid;
|
||||
Grid* grid;
|
||||
#ifdef _VTK_WRITER_MPI
|
||||
MPI_File fh;
|
||||
#else
|
||||
|
@ -42,6 +42,13 @@ te 100.0 # final time
|
||||
dt 0.02 # time stepsize
|
||||
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||
|
||||
# Multigrid data:
|
||||
# ---------
|
||||
|
||||
levels 3 # Multigrid levels
|
||||
presmooth 5 # Pre-smoothning iterations
|
||||
postsmooth 5 # Post-smoothning iterations
|
||||
|
||||
# Pressure Iteration Data:
|
||||
# -----------------------
|
||||
|
||||
|
@ -1,12 +1,12 @@
|
||||
# Supported: GCC, CLANG, ICC
|
||||
TAG ?= CLANG
|
||||
TAG ?= ICC
|
||||
ENABLE_OPENMP ?= false
|
||||
# Supported: sor, mg
|
||||
# Supported: rb, mg
|
||||
SOLVER ?= mg
|
||||
# Run in debug settings
|
||||
DEBUG ?= false
|
||||
|
||||
#Feature options
|
||||
OPTIONS += -DARRAY_ALIGNMENT=64
|
||||
#OPTIONS += -DVERBOSE
|
||||
OPTIONS += -DVERBOSE
|
||||
#OPTIONS += -DDEBUG
|
||||
|
@ -38,10 +38,17 @@ kmax 128 # number of interior cells in z-direction
|
||||
# Time Data:
|
||||
# ---------
|
||||
|
||||
te 2.0 # final time
|
||||
te 2.0 # final time
|
||||
dt 0.02 # time stepsize
|
||||
tau 0.5 # safety factor for time stepsize control (<0 constant delt)
|
||||
|
||||
# Multigrid data:
|
||||
# ---------
|
||||
|
||||
levels 3 # Multigrid levels
|
||||
presmooth 10 # Pre-smoothning iterations
|
||||
postsmooth 5 # Post-smoothning iterations
|
||||
|
||||
# Pressure Iteration Data:
|
||||
# -----------------------
|
||||
|
||||
@ -50,5 +57,4 @@ eps 0.001 # stopping tolerance for pressure iteration
|
||||
rho 0.5
|
||||
omg 1.7 # relaxation parameter for SOR iteration
|
||||
gamma 0.9 # upwind differencing factor gamma
|
||||
levels 5 # Multigrid levels
|
||||
#===============================================================================
|
||||
|
@ -106,7 +106,7 @@ void initDiscretization(Discretization* d, Parameter* p)
|
||||
d->dtBound = 0.5 * d->re * 1.0 / invSqrSum;
|
||||
|
||||
#ifdef VERBOSE
|
||||
printConfig(s);
|
||||
printConfig(d);
|
||||
#endif /* VERBOSE */
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
@ -105,7 +105,7 @@ int main(int argc, char** argv)
|
||||
nt++;
|
||||
|
||||
#ifdef VERBOSE
|
||||
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, solver.dt);
|
||||
printf("TIME %f , TIMESTEP %f\n", t, d.dt);
|
||||
#else
|
||||
printProgress(t);
|
||||
#endif
|
||||
|
@ -14,19 +14,21 @@
|
||||
|
||||
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;
|
||||
param->levels = 5;
|
||||
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;
|
||||
param->levels = 5;
|
||||
param->presmooth = 5;
|
||||
param->postsmooth = 5;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void readParameter(Parameter* param, const char* filename)
|
||||
|
@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
|
||||
char* name;
|
||||
int bcLeft, bcRight, bcBottom, bcTop, bcFront, bcBack;
|
||||
double u_init, v_init, w_init, p_init;
|
||||
int presmooth, postsmooth;
|
||||
} Parameter;
|
||||
|
||||
void initParameter(Parameter*);
|
||||
|
@ -141,13 +141,62 @@ static double smooth(
|
||||
for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
|
||||
for (int i = isw; i < imax + 1; i += 2) {
|
||||
|
||||
R(i, j, k) =
|
||||
RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) * idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) * idz2);
|
||||
P(i, j, k) -=
|
||||
factor *
|
||||
(RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) * idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
|
||||
idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
|
||||
idz2));
|
||||
}
|
||||
isw = 3 - isw;
|
||||
}
|
||||
jsw = 3 - jsw;
|
||||
}
|
||||
ksw = 3 - ksw;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static double calculateResidual(
|
||||
Solver* s, double* p, double* rhs, int level, int imax, int jmax, int kmax)
|
||||
{
|
||||
double eps = s->eps;
|
||||
int itermax = s->itermax;
|
||||
double dx2 = s->grid->dx * s->grid->dx;
|
||||
double dy2 = s->grid->dy * s->grid->dy;
|
||||
double dz2 = s->grid->dz * s->grid->dz;
|
||||
double idx2 = 1.0 / dx2;
|
||||
double idy2 = 1.0 / dy2;
|
||||
double idz2 = 1.0 / dz2;
|
||||
double factor = s->omega * 0.5 * (dx2 * dy2 * dz2) /
|
||||
(dy2 * dz2 + dx2 * dz2 + dx2 * dy2);
|
||||
double* r = s->r[level];
|
||||
double epssq = eps * eps;
|
||||
int it = 0;
|
||||
int pass, ksw, jsw, isw;
|
||||
double res = 1.0;
|
||||
|
||||
ksw = 1;
|
||||
|
||||
for (pass = 0; pass < 2; pass++) {
|
||||
jsw = ksw;
|
||||
|
||||
for (int k = 1; k < kmax + 1; k++) {
|
||||
isw = jsw;
|
||||
for (int j = 1; j < jmax + 1; j++) {
|
||||
for (int i = isw; i < imax + 1; i += 2) {
|
||||
|
||||
R(i,
|
||||
j,
|
||||
k) = (RHS(i, j, k) -
|
||||
((P(i + 1, j, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i - 1, j, k)) *
|
||||
idx2 +
|
||||
(P(i, j + 1, k) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j - 1, k)) *
|
||||
idy2 +
|
||||
(P(i, j, k + 1) - 2.0 * P(i, j, k) + P(i, j, k - 1)) *
|
||||
idz2));
|
||||
|
||||
P(i, j, k) -= (factor * R(i, j, k));
|
||||
res += (R(i, j, k) * R(i, j, k));
|
||||
}
|
||||
isw = 3 - isw;
|
||||
@ -167,7 +216,7 @@ static double multiGrid(
|
||||
{
|
||||
double res = 0.0;
|
||||
|
||||
// coarsest level TODO: Use direct solver?
|
||||
// coarsest level
|
||||
if (level == COARSEST_LEVEL) {
|
||||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
|
||||
@ -175,17 +224,18 @@ static double multiGrid(
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// pre-smoothing TODO: Make smoothing steps configurable?
|
||||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
// pre-smoothing
|
||||
for (int i = 0; i < s->presmooth; i++) {
|
||||
smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
|
||||
if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
|
||||
}
|
||||
|
||||
res = calculateResidual(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
|
||||
|
||||
// restrict
|
||||
restrictMG(s, level, imax, jmax, kmax);
|
||||
|
||||
// MGSolver on residual and error.
|
||||
// TODO: What if there is a rest?
|
||||
multiGrid(s,
|
||||
s->e[level + 1],
|
||||
s->r[level + 1],
|
||||
@ -202,8 +252,8 @@ static double multiGrid(
|
||||
if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
|
||||
|
||||
// post-smoothing
|
||||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
res = smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
|
||||
for (int i = 0; i < s->postsmooth; i++) {
|
||||
smooth(s, p, rhs, level, imax, jmax, kmax);
|
||||
if (level == FINEST_LEVEL) setBoundaryCondition(p, imax, jmax, kmax);
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -212,11 +262,13 @@ static double multiGrid(
|
||||
|
||||
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->eps = p->eps;
|
||||
s->omega = p->omg;
|
||||
s->itermax = p->itermax;
|
||||
s->levels = p->levels;
|
||||
s->grid = &d->grid;
|
||||
s->presmooth = p->presmooth;
|
||||
s->postsmooth = p->postsmooth;
|
||||
|
||||
int imax = s->grid->imax;
|
||||
int jmax = s->grid->jmax;
|
||||
|
@ -18,6 +18,7 @@ typedef struct {
|
||||
int itermax;
|
||||
int levels;
|
||||
double **r, **e;
|
||||
int presmooth, postsmooth;
|
||||
} Solver;
|
||||
|
||||
extern void initSolver(Solver*, Discretization*, Parameter*);
|
||||
|
@ -70,6 +70,7 @@ void vtkScalar(VtkOptions* o, char* name, double* s)
|
||||
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||
}
|
||||
fprintf(o->fh, "SCALARS %s float\n", name);
|
||||
fprintf(o->fh, "LOOKUP_TABLE default\n");
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < kmax; k++) {
|
||||
for (int j = 0; j < jmax; j++) {
|
||||
|
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