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trunk/paso/src/Solver_FluxControl.c revision 1361 by gross, Fri Dec 14 09:26:51 2007 UTC trunk/paso/src/SolverFCT_FluxControl.c revision 1371 by gross, Thu Jan 3 06:11:21 2008 UTC
# Line 29  Line 29 
29  #define FLUX_S(a,b) ((SIGN(a)+SIGN(b))/2.)  #define FLUX_S(a,b) ((SIGN(a)+SIGN(b))/2.)
30  #define MINMOD(a,b) (FLUX_S(a,b)*MIN(ABS(a),ABS(b)))  #define MINMOD(a,b) (FLUX_S(a,b)*MIN(ABS(a),ABS(b)))
31  #define SUPERBEE(a,b) (FLUX_S(a,b)*MAX(MIN(2*ABS(a),ABS(b)),MIN(ABS(a),2*ABS(b))))  #define SUPERBEE(a,b) (FLUX_S(a,b)*MAX(MIN(2*ABS(a),ABS(b)),MIN(ABS(a),2*ABS(b))))
32    #define MC(a,b) (FLUX_S(a,b)*MIN3(ABS((a)+(b))/2,2*ABS(a),2*ABS(b)))
33    
34  #define FLUX_L(a,b) SUPERBEE(a,b)  /* alter for other flux limiter */  #define FLUX_L(a,b) MC(a,b)  /* alter for other flux limiter */
35    
36  #define FLUX_LIMITER(a) FLUX_L(a,1)  #define FLUX_LIMITER(a) FLUX_L(1,a)
   
 /**************************************************************/  
   
 /* free all memory used by FluxControl                                */  
   
 void Paso_Solver_FluxControl_free(Paso_Solver_FluxControl* in) {  
      if (in!=NULL) {  
         Paso_SystemMatrix_freeBuffer(in->matrix);  
         Paso_SystemMatrix_free(in->matrix);  
         MEMFREE(in->colorOf);  
         MEMFREE(in->main_iptr);  
         MEMFREE(in);  
      }  
 }  
   
 /**************************************************************/  
   
 /*   constructs a flux control mechanism                      */  
   
 Paso_Solver_FluxControl* Paso_SolverFCT_getFluxControl(Paso_SystemMatrix * A) {  
   
   Paso_Solver_FluxControl* out=NULL;  
   dim_t n,i;  
   index_t iptr,iptr_main,k;  
   
   if (A==NULL) return out;  
   n=Paso_SystemMatrix_getTotalNumRows(A);  
   if (A->block_size!=1) {  
         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_SolverFCT_getFluxControl: block size > 1 is not supported.");  
         return NULL;  
   }  
   out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_FluxControl);  
   if (Paso_checkPtr(out)) return NULL;  
   
   out->matrix=Paso_SystemMatrix_reference(A);  
   out->colorOf=NULL;  
   out->main_iptr=NULL;  
     
   
   /* allocations: */    
   out->colorOf=MEMALLOC(n,index_t);  
   out->main_iptr=MEMALLOC(n,index_t);  
   if ( ! (Paso_checkPtr(out->colorOf) || Paso_checkPtr(out->main_iptr) ) ) {  
       printf("Paso_SolverFCT_getFluxControl: Revise coloring!!\n");  
       Paso_Pattern_color(A->mainBlock->pattern,&(out->num_colors),out->colorOf);  
       Paso_SystemMatrix_allocBuffer(A);  
   
       #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr,iptr_main,k)  
       for (i = 0; i < n; ++i) {  
         for (iptr=A->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr<A->mainBlock->pattern->ptr[i+1]; ++iptr) {  
              iptr_main=A->mainBlock->pattern->ptr[0]-1;  
               for (iptr=A->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr<A->mainBlock->pattern->ptr[i+1]; iptr++) {  
                    if (A->mainBlock->pattern->index[iptr]==i) {  
                         iptr_main=iptr;  
                         break;  
                    }  
                }  
                out->main_iptr[i]=iptr_main;  
                if (iptr_main==A->mainBlock->pattern->ptr[0]-1)  
                   Paso_setError(VALUE_ERROR, "Paso_SolverFCT_getFluxControl: no main diagonal");  
            }  
        }  
   
   }  
   if (Paso_noError()) {  
      return out;  
   } else {  
      Paso_Solver_FluxControl_free(out);  
      return NULL;  
   }  
 }  
37    
38  /**************************************************************/  /**************************************************************/
39    
# Line 115  Paso_Solver_FluxControl* Paso_SolverFCT_ Line 45  Paso_Solver_FluxControl* Paso_SolverFCT_
45  /* b[i,i]-=alpha*d_ij  */  /* b[i,i]-=alpha*d_ij  */
46  /* b[j,j]-=alpha*d_ij  */  /* b[j,j]-=alpha*d_ij  */
47    
48  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusion(Paso_Solver_FluxControl * fc, double alpha, Paso_SystemMatrix * B) {  void Paso_FCTransportProblem_addAdvectivePart(Paso_FCTransportProblem * fc, double alpha) {
49    dim_t n,i;    dim_t n,i;
50    index_t color, iptr_ij,j,iptr_ji;    index_t color, iptr_ij,j,iptr_ji;
51    register double d_ij;    register double d_ij;
52    
53    if (fc==NULL) return;    if (fc==NULL) return;
54    n=Paso_SystemMatrix_getTotalNumRows(fc->matrix);    n=Paso_SystemMatrix_getTotalNumRows(fc->flux_matrix);
   /* TODO test - same pattern + block size */  
55    
56    #pragma omp parallel private(color)    #pragma omp parallel private(color)
57    {    {
# Line 131  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusio Line 60  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusio
60             #pragma omp for private(i,iptr_ij,j,iptr_ji,d_ij)  schedule(static)             #pragma omp for private(i,iptr_ij,j,iptr_ji,d_ij)  schedule(static)
61             for (i = 0; i < n; ++i) {             for (i = 0; i < n; ++i) {
62                 if (fc->colorOf[i]==color) {                 if (fc->colorOf[i]==color) {
63                    for (iptr_ij=fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr_ij<fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ij) {                    fc->transport_matrix->mainBlock->val[fc->main_iptr[i]]+=alpha*fc->flux_matrix->mainBlock->val[fc->main_iptr[i]];
64                       j=fc->matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ij];  
65                       if (i<j) {                    for (iptr_ij=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr_ij<fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ij) {
66                         j=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ij];
67                         if (j<i) {
68                          /* find entry a[j,i] */                          /* find entry a[j,i] */
69                          for (iptr_ji=fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr_ji<fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[j+1]-1; ++iptr_ji) {                          for (iptr_ji=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[j]; iptr_ji<fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[j+1]; ++iptr_ji) {
70                              if (fc->matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ji]==i) {                              if (fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ji]==i) {
71                                  d_ij=(-alpha)*MIN3(0.,fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ij],fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ji]);                                  d_ij=(-alpha)*MIN3(0.,fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ij],fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ji]);
72                                  B->mainBlock->val[iptr_ij]+=alpha*fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ij]+d_ij;  printf("%d %d -> %e\n",i,j,d_ij);
73                                  B->mainBlock->val[iptr_ji]+=alpha*fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ji]+d_ij;                                  fc->transport_matrix->mainBlock->val[iptr_ij]+=alpha*fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ij]+d_ij;
74                                  B->mainBlock->val[fc->main_iptr[i]]-=d_ij;                                  fc->transport_matrix->mainBlock->val[iptr_ji]+=alpha*fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ji]+d_ij;
75                                  B->mainBlock->val[fc->main_iptr[j]]-=d_ij;  printf("%d %d -> %e -> %e %e \n",i,j,d_ij,fc->transport_matrix->mainBlock->val[iptr_ij],fc->transport_matrix->mainBlock->val[iptr_ji]);
76                                    fc->transport_matrix->mainBlock->val[fc->main_iptr[i]]-=d_ij;
77                                    fc->transport_matrix->mainBlock->val[fc->main_iptr[j]]-=d_ij;
78                                  break;                                  break;
79                              }                              }
80                          }                          }
# Line 156  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusio Line 89  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusio
89    }    }
90    
91  }  }
92    
93    void Paso_FCTransportProblem_setFlux(Paso_FCTransportProblem * fc, double * u, double* fa) {
94    
95      double *remote_u=NULL;
96      
97      if (fc==NULL) return;
98      Paso_SystemMatrix_startCollect(fc->transport_matrix,u);
99      /* process main block */
100      Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,fc->transport_matrix->mainBlock,u,0.,fa);
101      /* finish exchange */
102      remote_u=Paso_SystemMatrix_finishCollect(fc->transport_matrix);
103      /* process couple block */
104      Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,fc->transport_matrix->coupleBlock,remote_u,1.,fa);
105    
106      Paso_FCTransportProblem_setAntiDiffusiveFlux(fc,u,remote_u,fa);
107    }
108  /**************************************************************/  /**************************************************************/
109    
110  /* adds antidiffusion to fa    /* adds antidiffusion to fa  
# Line 174  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusio Line 123  void Paso_Solver_FluxControl_addDiffusio
123    
124  */  */
125    
126  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiffusiveFlux(Paso_Solver_FluxControl * fc, double * u, double* fa) {  void Paso_FCTransportProblem_setAntiDiffusiveFlux(Paso_FCTransportProblem * fc, double * u, double *u_remote, double* fa) {
127    
128    register double u_i,P_p,P_n,Q_p,Q_n,r_p,r_n, a_ij, d, u_j, r_ij, f_ij, a_ji;    register double u_i,P_p,P_n,Q_p,Q_n,r_p,r_n, a_ij, d, u_j, r_ij, f_ij, a_ji, d_ij;
   double *u_remote=NULL;  
129    index_t color, iptr_ij,j,iptr_ji, i;    index_t color, iptr_ij,j,iptr_ji, i;
130    dim_t n;    dim_t n;
131    
132    
133    if (fc==NULL) return;    if (fc==NULL) return;
134    n=Paso_SystemMatrix_getTotalNumRows(fc->matrix);    n=Paso_SystemMatrix_getTotalNumRows(fc->flux_matrix);
135    /* exchange */    /* exchange */
136    Paso_SystemMatrix_startCollect(fc->matrix,u);  
   u_remote=Paso_SystemMatrix_finishCollect(fc->matrix);  
137    
138    #pragma omp parallel private(color)    #pragma omp parallel private(color)
139    {    {
140         for (color=0;color<fc->num_colors;++color) {         for (color=0;color<fc->num_colors;++color) {
141             #pragma omp for schedule(static) private(i, u_i,P_p,P_n,Q_p,Q_n,r_p,r_n,iptr_ij,a_ij,d,j,iptr_ji, u_j, r_ij, f_ij, a_ji)             #pragma omp for schedule(static) private(i, u_i,P_p,P_n,Q_p,Q_n,r_p,r_n,iptr_ij,a_ij,d,j,iptr_ji, u_j, r_ij, f_ij, a_ji, d_ij)
142             for (i = 0; i < n; ++i) {             for (i = 0; i < n; ++i) {
143                if (fc->colorOf[i]==color) {                if (fc->colorOf[i]==color) {
144                    u_i=u[i];                    u_i=u[i];
# Line 200  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiff Line 147  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiff
147                    P_n=0.;                    P_n=0.;
148                    Q_p=0.;                    Q_p=0.;
149                    Q_n=0.;                    Q_n=0.;
150                    #pragma ivdep                    r_p=0.;
151                for (iptr_ij=(fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i]);iptr_ij<(fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i+1]); ++iptr_ij) {                    r_n=0.;
152                        a_ij=fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ij];                    /* #pragma ivdep */
153                        j=fc->matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ij];                for (iptr_ij=(fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[i]);iptr_ij<(fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[i+1]); ++iptr_ij) {
154                          a_ij=fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ij];
155                          j=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ij];
156                        d=u[j]-u_i;                        d=u[j]-u_i;
157    printf("%d %d : %e %e :: %e \n",i,j,u_i,u[j],a_ij);
158                        if (a_ij<0.) {                        if (a_ij<0.) {
159                           if (d<0.) {                           if (d<0.) {
160                              P_p+=a_ij*d;                              P_p+=a_ij*d;
# Line 220  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiff Line 170  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiff
170                        }                        }
171                }                }
172                    #pragma ivdep                    #pragma ivdep
173                for (iptr_ij=(fc->matrix->coupleBlock->pattern->ptr[i]);iptr_ij<(fc->matrix->coupleBlock->pattern->ptr[i+1]); ++iptr_ij) {                for (iptr_ij=(fc->flux_matrix->coupleBlock->pattern->ptr[i]);iptr_ij<(fc->flux_matrix->coupleBlock->pattern->ptr[i+1]); ++iptr_ij) {
174                        a_ij=fc->matrix->coupleBlock->val[iptr_ij];                        a_ij=fc->flux_matrix->coupleBlock->val[iptr_ij];
175                        j=fc->matrix->coupleBlock->pattern->index[iptr_ij];                        j=fc->flux_matrix->coupleBlock->pattern->index[iptr_ij];
176                        d=u_remote[j]-u_i;                        d=u_remote[j]-u_i;
177    
178                        if (a_ij<0.) {                        if (a_ij<0.) {
179                           if (d<0.) {                           if (d<0.) {
180                              P_p+=a_ij*d;                              P_p+=a_ij*d;
# Line 240  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiff Line 191  void Paso_Solver_FluxControl_setAntiDiff
191                }                }
192                    /* set the smoothness indicators */                    /* set the smoothness indicators */
193                    r_p = (P_p > 0.) ? FLUX_LIMITER(Q_p/P_p) : 0.;                    r_p = (P_p > 0.) ? FLUX_LIMITER(Q_p/P_p) : 0.;
194                    r_n = (P_n < 0 ) ? FLUX_LIMITER(Q_n/P_n) : 0.;                    r_n = (P_n < 0.) ? FLUX_LIMITER(Q_n/P_n) : 0.;
195    printf("%d: %e %e %e : %e %e %e : %e\n",i,Q_p,P_p,r_p,Q_n,P_n,r_n,u_i);
196                    /* anti diffusive flux from main block */                    /* anti diffusive flux from main block */
197                    for (iptr_ij=fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr_ij<fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ij) {                    for (iptr_ij=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr_ij<fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ij) {
198                       a_ij=fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ij];                       a_ij=fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ij];
199                       j=fc->matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ij];                       j=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ij];
200                       if (a_ij < 0 && i!=j) {                       if ( i!=j ) {
201                          /* find entry a[j,i] */                          /* find entry a[j,i] */
202                          for (iptr_ji=fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[i];iptr_ji<fc->matrix->mainBlock->pattern->ptr[j+1]-1; ++iptr_ji) {                          for (iptr_ji=fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[j];iptr_ji<fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->ptr[j+1]; ++iptr_ji) {
203                              if (fc->matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ji]==i) {                              if (fc->flux_matrix->mainBlock->pattern->index[iptr_ji]==i) {
204                                  a_ji=fc->matrix->mainBlock->val[iptr_ji];                                  a_ji=fc->flux_matrix->mainBlock->val[iptr_ji];
205                                  if  (a_ji > a_ij || (a_ji == a_ij && j<i) ) {                                  d_ij=-MIN3(0,a_ji,a_ij);
206                                    if ( (d_ij > 0.) && ( (a_ji > a_ij) || ( (a_ji == a_ij) && (j<i) ) )  ) {
207                                      u_j=u[j];                                      u_j=u[j];
208                                      r_ij = u_i>u_j ? r_p : r_n;                                      r_ij = u_i>u_j ? r_p : r_n;
209                                      f_ij =MIN(r_ij*a_ij,a_ji-a_ij)*(u_i-u_j);                                      f_ij =MIN(r_ij*d_ij,a_ji+d_ij)*(u_i-u_j);
210    
211                                      fa[i]+=f_ij;                                      fa[i]+=f_ij;
212                                      fa[j]-=f_ij;                                      fa[j]-=f_ij;
213                                      break;  printf("%d %d => %e %e : %e %e : %e %e : fa[%d]=%e fa[%d]=%e\n",i,j,d_ij,(u_i-u_j), a_ij, a_ji, r_ij,f_ij,i,fa[i],j,fa[j]);
214    
215                                      
216                                  }                                  }
217                                    break;
218                              }                              }
219                          }                          }
220                       }                       }

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