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revision 616 by elspeth, Wed Mar 22 02:46:56 2006 UTC revision 1028 by gross, Wed Mar 14 00:15:24 2007 UTC
# Line 56  Line 56 
56  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile* nodes,Finley_ElementFile* elements,Paso_SystemMatrix* S, escriptDataC* F,  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile* nodes,Finley_ElementFile* elements,Paso_SystemMatrix* S, escriptDataC* F,
57               escriptDataC* A, escriptDataC* B, escriptDataC* C, escriptDataC* D, escriptDataC* X, escriptDataC* Y ) {               escriptDataC* A, escriptDataC* B, escriptDataC* C, escriptDataC* D, escriptDataC* X, escriptDataC* Y ) {
58    
59      bool_t reducedIntegrationOrder=FALSE;
60    char error_msg[LenErrorMsg_MAX];    char error_msg[LenErrorMsg_MAX];
   double *EM_S=NULL,*EM_F=NULL,*V=NULL,*dVdv=NULL,*dSdV=NULL,*Vol=NULL,*dvdV=NULL;  
   double time0;  
   dim_t dimensions[ESCRIPT_MAX_DATA_RANK],e,q;  
61    Assemble_Parameters p;    Assemble_Parameters p;
62    index_t *index_row=NULL,*index_col=NULL,color;    double time0;
63      dim_t dimensions[ESCRIPT_MAX_DATA_RANK];
64      type_t funcspace;
65    
66    Finley_resetError();    Finley_resetError();
67    
68    if (nodes==NULL || elements==NULL) return;    if (nodes==NULL || elements==NULL) return;
69    if (S==NULL && isEmpty(F)) return;    if (S==NULL && isEmpty(F)) return;
70    
71    /* set all parameters in p*/    if (isEmpty(F) && !isEmpty(X) && !isEmpty(F)) {
72    Assemble_getAssembleParameters(nodes,elements,S,F,&p);          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: right hand side coefficients are non-zero bat no right hand side vector given.");
73    if (! Finley_noError()) return;    }
74    
75    /*  this function assumes NS=NN */    if (S==NULL && !isEmpty(A) && !isEmpty(B) && !isEmpty(C) && !isEmpty(D)) {
76    if (p.NN!=p.NS) {          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: coefficients are non-zero but no matrix is given.");
     Finley_setError(SYSTEM_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: for Finley_Assemble_PDE numNodes and numShapes have to be identical.");  
     return;  
   }  
   if (p.numDim!=p.numElementDim) {  
     Finley_setError(SYSTEM_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Finley_Assemble_PDE accepts volume elements only.");  
     return;  
77    }    }
78    /*  get a functionspace */  
79    type_t funcspace=UNKNOWN;    /*  get the functionspace for this assemblage call */
80      funcspace=UNKNOWN;
81    updateFunctionSpaceType(funcspace,A);    updateFunctionSpaceType(funcspace,A);
82    updateFunctionSpaceType(funcspace,B);    updateFunctionSpaceType(funcspace,B);
83    updateFunctionSpaceType(funcspace,C);    updateFunctionSpaceType(funcspace,C);
# Line 90  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 86  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
86    updateFunctionSpaceType(funcspace,Y);    updateFunctionSpaceType(funcspace,Y);
87    if (funcspace==UNKNOWN) return; /* all  data are empty */    if (funcspace==UNKNOWN) return; /* all  data are empty */
88    
   /* check if all function spaces are the same */  
89    
90      /* check if all function spaces are the same */
91    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,A) ) {    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,A) ) {
92          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient A");          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient A");
93    }    }
# Line 110  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 106  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
106    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,Y) ) {    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,Y) ) {
107          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient Y");          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient Y");
108    }    }
109      if (! Finley_noError()) return;
110    
111      /* check if all function spaces are the same */
112      if (funcspace==FINLEY_ELEMENTS) {
113           reducedIntegrationOrder=FALSE;
114      } else if (funcspace==FINLEY_FACE_ELEMENTS)  {
115           reducedIntegrationOrder=FALSE;
116      } else if (funcspace==FINLEY_CONTACT_ELEMENTS_1)  {
117           reducedIntegrationOrder=FALSE;
118      } else if (funcspace==FINLEY_CONTACT_ELEMENTS_2)  {
119           reducedIntegrationOrder=FALSE;
120      } else {
121           Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: assemblage failed because of illegal function space.");
122      }
123      if (! Finley_noError()) return;
124    
125      /* set all parameters in p*/
126      Assemble_getAssembleParameters(nodes,elements,S,F, reducedIntegrationOrder, &p);
127      if (! Finley_noError()) return;
128    
129    /* check if all function spaces are the same */    /* check if all function spaces are the same */
130    
# Line 238  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 253  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
253        }        }
254      }      }
255    }    }
   
256    if (Finley_noError()) {    if (Finley_noError()) {
257       time0=Finley_timer();       time0=Finley_timer();
258       #pragma omp parallel private(index_col,index_row,EM_S,EM_F,V,dVdv,dSdV,Vol,dvdV,color,q) \       if (p.numEqu == p. numComp) {
259              firstprivate(elements,nodes,S,F,A,B,C,D,X,Y)          if (p.numEqu > 1) {
260       {            /* system of PDESs */
261           EM_S=EM_F=V=dVdv=dSdV=Vol=dvdV=NULL;            if (p.numDim==3) {
262           index_row=index_col=NULL;              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
263                   Finley_Assemble_PDE_System2_3D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
264           /* allocate work arrays: */              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
265                   if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
266           EM_S=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_row*p.NN_col*p.numEqu*p.numComp,double);                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
267           EM_F=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_row*p.numEqu,double);                 } else {
268           V=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NN*p.numDim,double);                    Finley_Assemble_PDE_System2_C(p,elements,S,F,D,Y);
269           dVdv=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.numDim*p.numDim*p.numQuad,double);                 }
270           dvdV=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.numDim*p.numDim*p.numQuad,double);              } else {
271           dSdV=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NS_row*p.numQuad*p.numDim,double);                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
272           Vol=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.numQuad,double);              }
273           index_col=(index_t*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_col,index_t);            } else if (p.numDim==2) {
274           index_row=(index_t*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_row,index_t);              if ((p.row_NS == p.col_NS) && (p.row_NS == p.row_NN) && (p.col_NS == p.col_NN )) {
275                   Finley_Assemble_PDE_System2_2D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
276           if (! (Finley_checkPtr(EM_S) || Finley_checkPtr(EM_F) || Finley_checkPtr(V) || Finley_checkPtr(index_col) ||              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
277                  Finley_checkPtr(index_row) || Finley_checkPtr(dVdv) || Finley_checkPtr(dSdV) || Finley_checkPtr(Vol) ))  {                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
278                      Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
279             /*  open loop over all colors: */                 } else {
280             for (color=elements->minColor;color<=elements->maxColor;color++) {                    Finley_Assemble_PDE_System2_C(p,elements,S,F,D,Y);
281                /*  open loop over all elements: */                 }
282                #pragma omp for private(e) schedule(static)              } else {
283                for(e=0;e<elements->numElements;e++){                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
284                  if (elements->Color[e]==color) {              }
285  //============================            } else if (p.numDim==2) {
286                    for (q=0;q<p.NN_row;q++) index_row[q]=p.label_row[elements->Nodes[INDEX2(p.row_node[q],e,p.NN)]];              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
287                    /* gather V-coordinates of nodes into V: */                 Finley_Assemble_PDE_System2_1D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
288            Finley_Util_Gather_double(p.NN,&(elements->Nodes[INDEX2(0,e,p.NN)]),p.numDim,nodes->Coordinates,V);              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
289                    /*  calculate dVdv(i,j,q)=V(i,k)*DSDv(k,j,q) */                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
290            Finley_Util_SmallMatMult(p.numDim,p.numDim*p.numQuad,dVdv,p.NS,V,p.referenceElement->dSdv);                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
291                    /*  dvdV=invert(dVdv) inplace */                 } else {
292            Finley_Util_InvertSmallMat(p.numQuad,p.numDim,dVdv,dvdV,Vol);                    Finley_Assemble_PDE_System2_C(p,elements,S,F,D,Y);
293                    /*  calculate dSdV=DSDv*DvDV */                 }
294            Finley_Util_SmallMatSetMult(p.numQuad,p.NS_row,p.numDim,dSdV,p.numDim,p.referenceElement_row->dSdv,dvdV);              } else {
295                    /*  scale volume: */                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
296            for (q=0;q<p.numQuad;q++) Vol[q]=ABS(Vol[q]*p.referenceElement->QuadWeights[q]);              }
297  //============================            } else {
298                    Finley_setError(VALUE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports spatial dimensions 1,2,3 only.");
299                     /*   integration for the stiffness matrix: */            }
300                     /*   in order to optimze the number of operations the case of constants coefficience needs a bit more work */          } else {
301                     /*   to make use of some symmetry. */            /* single PDES */
302              if (p.numDim==3) {
303                       if (S!=NULL) {              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
304                         for (q=0;q<p.NN_row*p.NN_col*p.numEqu*p.numComp;q++) EM_S[q]=0;                 Finley_Assemble_PDE_Single2_3D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
305                         if (p.numEqu==1 && p.numComp==1) {              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
306                         Finley_Assemble_PDEMatrix_Single2(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
307                                                                       p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_S,                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
308                                                                       getSampleData(A,e),isExpanded(A),                 } else {
309                                                                       getSampleData(B,e),isExpanded(B),                    Finley_Assemble_PDE_Single2_C(p,elements,S,F,D,Y);
310                                                                       getSampleData(C,e),isExpanded(C),                 }
311                                                                       getSampleData(D,e),isExpanded(D));              } else {
312                         } else {                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
313                         Finley_Assemble_PDEMatrix_System2(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,p.numEqu,p.numComp,              }
314                                                                       p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_S,            } else if (p.numDim==2) {
315                                                                       getSampleData(A,e),isExpanded(A),              if ((p.row_NS == p.col_NS) && (p.row_NS == p.row_NN) && (p.col_NS == p.col_NN )) {
316                                                                       getSampleData(B,e),isExpanded(B),                 Finley_Assemble_PDE_Single2_2D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
317                                                                       getSampleData(C,e),isExpanded(C),              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
318                                                                       getSampleData(D,e),isExpanded(D));                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
319                         }                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
320                         for (q=0;q<p.NN_col;q++) index_col[q]=p.label_col[elements->Nodes[INDEX2(p.col_node[q],e,p.NN)]];                 } else {
321                         Finley_Assemble_addToSystemMatrix(S,p.NN_row,index_row,p.numEqu,p.NN_col,index_col,p.numComp,EM_S);                    Finley_Assemble_PDE_Single2_C(p,elements,S,F,D,Y);
322                       }                 }
323                       if (!isEmpty(F)) {              } else {
324                         for (q=0;q<p.NN_row*p.numEqu;q++) EM_F[q]=0;                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
325                         if (p.numEqu==1) {              }
326                         Finley_Assemble_RHSMatrix_Single(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,            } else if (p.numDim==2) {
327                                                                   p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_F,              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
328                                                                   getSampleData(X,e),isExpanded(X),                 Finley_Assemble_PDE_Single2_1D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
329                                                                   getSampleData(Y,e),isExpanded(Y));              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
330                         } else {                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
331                         Finley_Assemble_RHSMatrix_System(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
332                                                                   p.numEqu,p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_F,                 } else {
333                                                                   getSampleData(X,e),isExpanded(X),                    Finley_Assemble_PDE_Single2_C(p,elements,S,F,D,Y);
334                                                                   getSampleData(Y,e),isExpanded(Y));                 }
335                         }              } else {
336                         /* add  */                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
                        Finley_Util_AddScatter(p.NN_row,index_row,p.numEqu,EM_F,getSampleData(F,0));  
                     }  
                 }  
               }  
337              }              }
338           }            } else {
339           /* clean up */              Finley_setError(VALUE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports spatial dimensions 1,2,3 only.");
340           THREAD_MEMFREE(EM_S);            }
341           THREAD_MEMFREE(EM_F);          }
342           THREAD_MEMFREE(V);       } else {
343           THREAD_MEMFREE(dVdv);            Finley_setError(VALUE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE requires number of equations == number of solutions  .");
          THREAD_MEMFREE(dvdV);  
          THREAD_MEMFREE(dSdV);  
          THREAD_MEMFREE(Vol);  
          THREAD_MEMFREE(index_col);  
          THREAD_MEMFREE(index_row);  
344       }       }
345       #ifdef Finley_TRACE       #ifdef Finley_TRACE
346       printf("timing: assemblage PDE: %.4e sec\n",Finley_timer()-time0);       printf("timing: assemblage PDE: %.4e sec\n",Finley_timer()-time0);

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