Merge branch 'issue/organizeSolvers' into 'development'
Reorganization of modules See merge request JorgeGonz/fpakc!30
This commit is contained in:
commit
7c2c4ae884
25 changed files with 373 additions and 307 deletions
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@ -1,4 +1,4 @@
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OBJECTS = $(OBJDIR)/moduleMesh.o $(OBJDIR)/moduleMeshBoundary.o $(OBJDIR)/moduleCompTime.o $(OBJDIR)/moduleSolver.o \
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OBJECTS = $(OBJDIR)/moduleMesh.o $(OBJDIR)/moduleMeshBoundary.o $(OBJDIR)/moduleCompTime.o \
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$(OBJDIR)/moduleSpecies.o $(OBJDIR)/moduleInject.o $(OBJDIR)/moduleInput.o \
|
$(OBJDIR)/moduleSpecies.o $(OBJDIR)/moduleInject.o $(OBJDIR)/moduleInput.o \
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||||||
$(OBJDIR)/moduleErrors.o $(OBJDIR)/moduleList.o $(OBJDIR)/moduleOutput.o \
|
$(OBJDIR)/moduleErrors.o $(OBJDIR)/moduleList.o $(OBJDIR)/moduleOutput.o \
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||||||
$(OBJDIR)/moduleBoundary.o $(OBJDIR)/moduleCaseParam.o $(OBJDIR)/moduleRefParam.o \
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$(OBJDIR)/moduleBoundary.o $(OBJDIR)/moduleCaseParam.o $(OBJDIR)/moduleRefParam.o \
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@ -12,7 +12,9 @@ OBJECTS = $(OBJDIR)/moduleMesh.o $(OBJDIR)/moduleMeshBoundary.o $(OBJDIR)/module
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$(OBJDIR)/moduleMesh2DCart.o \
|
$(OBJDIR)/moduleMesh2DCart.o \
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||||||
$(OBJDIR)/moduleMesh1DRad.o \
|
$(OBJDIR)/moduleMesh1DRad.o \
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||||||
$(OBJDIR)/moduleMesh1DCart.o \
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$(OBJDIR)/moduleMesh1DCart.o \
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$(OBJDIR)/moduleMesh0D.o
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$(OBJDIR)/moduleMesh0D.o \
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$(OBJDIR)/moduleSolver.o \
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$(OBJDIR)/modulePusher.o
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all: $(OUTPUT)
|
all: $(OUTPUT)
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11
src/modules/common/makefile
Normal file
11
src/modules/common/makefile
Normal file
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@ -0,0 +1,11 @@
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|
OBJS = moduleCompTime.o moduleCaseParam.o moduleConstParam.o \
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moduleErrors.o moduleMath.o moduleParallel.o \
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moduleRandom.o moduleRefParam.o moduleTable.o
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all: $(OBJS)
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moduleTable.o: moduleErrors.o moduleTable.f90
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$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
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%.o: %.f90
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$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
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@ -1,5 +1,9 @@
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!Information to calculate computation time
|
!Information to calculate computation time
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MODULE moduleCompTime
|
MODULE moduleCompTime
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IMPLICIT NONE
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PUBLIC
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REAL(8):: tStep = 0.D0
|
REAL(8):: tStep = 0.D0
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||||||
REAL(8):: tPush = 0.D0
|
REAL(8):: tPush = 0.D0
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||||||
REAL(8):: tReset = 0.D0
|
REAL(8):: tReset = 0.D0
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||||||
5
src/modules/init/makefile
Normal file
5
src/modules/init/makefile
Normal file
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@ -0,0 +1,5 @@
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|
all: moduleInput.o
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%.o: %.f90
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$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
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@ -9,7 +9,6 @@ MODULE moduleInput
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USE json_module
|
USE json_module
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USE moduleErrors
|
USE moduleErrors
|
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USE moduleBoundary
|
USE moduleBoundary
|
||||||
USE moduleInject
|
|
||||||
USE moduleOutput
|
USE moduleOutput
|
||||||
USE moduleMesh
|
USE moduleMesh
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
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@ -1,38 +1,40 @@
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||||||
|
OBJS = common.o output.o mesh.o solver.o init.o \
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||||||
OBJS = moduleCaseParam.o moduleCompTime.o moduleList.o \
|
moduleBoundary.o moduleCollisions.o moduleInject.o \
|
||||||
moduleOutput.o moduleInput.o moduleSolver.o \
|
moduleList.o moduleProbe.o \
|
||||||
moduleCollisions.o moduleTable.o moduleParallel.o \
|
moduleSpecies.o
|
||||||
moduleEM.o moduleRandom.o moduleMath.o \
|
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||||||
moduleProbe.o
|
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||||||
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all: $(OBJS)
|
all: $(OBJS)
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||||||
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mesh.o: moduleCollisions.o moduleBoundary.o moduleAverage.o
|
common.o:
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|
$(MAKE) -C common all
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||||||
|
output.o: moduleSpecies.o common.o
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||||||
|
$(MAKE) -C output all
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||||||
|
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||||||
|
mesh.o: moduleCollisions.o moduleBoundary.o output.o
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||||||
$(MAKE) -C mesh all
|
$(MAKE) -C mesh all
|
||||||
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|
||||||
moduleCollisions.o: moduleList.o moduleMath.o moduleRandom.o moduleTable.o moduleSpecies.o moduleRefParam.o moduleConstParam.o moduleCollisions.f90
|
solver.o: moduleSpecies.o moduleProbe.o common.o output.o mesh.o
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||||||
|
$(MAKE) -C solver all
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||||||
|
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||||||
|
init.o: common.o solver.o moduleInject.o
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||||||
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$(MAKE) -C init all
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||||||
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||||||
|
moduleBoundary.o: common.o moduleBoundary.f90
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
moduleInput.o: moduleParallel.o moduleSolver.o moduleInject.o moduleInput.f90
|
moduleCollisions.o: moduleList.o moduleSpecies.o common.o moduleCollisions.f90
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
moduleInject.o: moduleInject.f90
|
moduleList.o: common.o moduleSpecies.o moduleList.f90
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
|
||||||
|
|
||||||
moduleList.o: moduleConstParam.o moduleErrors.o moduleCaseParam.o moduleSpecies.o moduleList.f90
|
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||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
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||||||
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||||||
moduleOutput.o: moduleMath.o moduleRefParam.o moduleOutput.f90
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||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
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||||||
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||||||
moduleSolver.o: moduleProbe.o moduleEM.o moduleAverage.o moduleSolver.f90
|
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
moduleProbe.o: mesh.o moduleProbe.f90
|
moduleProbe.o: mesh.o moduleProbe.f90
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
moduleBoundary.o: moduleTable.o moduleBoundary.f90
|
moduleSpecies.o: common.o moduleSpecies.f90
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
%.o: %.f90
|
%.o: %.f90
|
||||||
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
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||||||
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||||||
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|
@ -265,11 +265,11 @@ MODULE moduleMesh1DRad
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||||||
l = 2.D0*detJ
|
l = 2.D0*detJ
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||||||
self%volume = r*l
|
self%volume = r*l
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||||||
!Computes volume per node
|
!Computes volume per node
|
||||||
xi = (/-5.D-1, 0.D0, 0.D0/)
|
Xii = (/-5.D-1, 0.D0, 0.D0/)
|
||||||
r = DOT_PRODUCT(self%fPsi(xi),self%r)
|
r = DOT_PRODUCT(self%fPsi(Xii),self%r)
|
||||||
self%arNodes(1) = fPsi(1)*r*l
|
self%arNodes(1) = fPsi(1)*r*l
|
||||||
xi = (/ 5.D-1, 0.D0, 0.D0/)
|
Xii = (/ 5.D-1, 0.D0, 0.D0/)
|
||||||
r = DOT_PRODUCT(self%fPsi(xi),self%r)
|
r = DOT_PRODUCT(self%fPsi(Xii),self%r)
|
||||||
self%arNodes(2) = fPsi(2)*r*l
|
self%arNodes(2) = fPsi(2)*r*l
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE areaRad
|
END SUBROUTINE areaRad
|
||||||
|
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||||||
|
|
@ -26,3 +26,6 @@ moduleMeshBoundary.o: moduleMesh.o moduleMeshBoundary.f90
|
||||||
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||||||
inout.o: 3DCart.o 2DCyl.o 2DCart.o 1DRad.o 1DCart.o 0D.o
|
inout.o: 3DCart.o 2DCyl.o 2DCart.o 1DRad.o 1DCart.o 0D.o
|
||||||
$(MAKE) -C inout all
|
$(MAKE) -C inout all
|
||||||
|
|
||||||
|
%.o: %.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
|
||||||
7
src/modules/output/makefile
Normal file
7
src/modules/output/makefile
Normal file
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|
@ -0,0 +1,7 @@
|
||||||
|
all: moduleAverage.o moduleOutput.o
|
||||||
|
|
||||||
|
moduleAverage.o: moduleOutput.o moduleAverage.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
|
%.o: %.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
8
src/modules/solver/electromagnetic/makefile
Normal file
8
src/modules/solver/electromagnetic/makefile
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,8 @@
|
||||||
|
all: moduleEM.o
|
||||||
|
|
||||||
|
moduleEM.o: moduleEM.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
|
%.o: %.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
|
|
@ -19,6 +19,7 @@ MODULE moduleEM
|
||||||
REAL(8), ALLOCATABLE:: qSpecies(:)
|
REAL(8), ALLOCATABLE:: qSpecies(:)
|
||||||
|
|
||||||
CONTAINS
|
CONTAINS
|
||||||
|
!Apply boundary conditions to the K matrix for Poisson's equation
|
||||||
SUBROUTINE apply(self, edge)
|
SUBROUTINE apply(self, edge)
|
||||||
USE moduleMesh
|
USE moduleMesh
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
@ -79,6 +80,7 @@ MODULE moduleEM
|
||||||
|
|
||||||
END FUNCTION gatherMagnField
|
END FUNCTION gatherMagnField
|
||||||
|
|
||||||
|
!Assemble the source vector based on the charge density to solve Poisson's equation
|
||||||
SUBROUTINE assembleSourceVector(vectorF)
|
SUBROUTINE assembleSourceVector(vectorF)
|
||||||
USE moduleMesh
|
USE moduleMesh
|
||||||
USE moduleRefParam
|
USE moduleRefParam
|
||||||
|
|
@ -142,4 +144,48 @@ MODULE moduleEM
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE assembleSourceVector
|
END SUBROUTINE assembleSourceVector
|
||||||
|
|
||||||
|
!Solving the Poisson equation for electrostatic potential
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||||||
|
SUBROUTINE solveElecField()
|
||||||
|
USE moduleMesh
|
||||||
|
USE moduleErrors
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
INTEGER, SAVE:: INFO
|
||||||
|
INTEGER:: n
|
||||||
|
REAL(8), ALLOCATABLE, SAVE:: tempF(:)
|
||||||
|
EXTERNAL:: dgetrs
|
||||||
|
|
||||||
|
!$OMP SINGLE
|
||||||
|
ALLOCATE(tempF(1:mesh%numNodes))
|
||||||
|
!$OMP END SINGLE
|
||||||
|
|
||||||
|
CALL assembleSourceVector(tempF)
|
||||||
|
|
||||||
|
!$OMP SINGLE
|
||||||
|
CALL dgetrs('N', mesh%numNodes, 1, mesh%K, mesh%numNodes, &
|
||||||
|
mesh%IPIV, tempF, mesh%numNodes, info)
|
||||||
|
!$OMP END SINGLE
|
||||||
|
|
||||||
|
IF (info == 0) THEN
|
||||||
|
!Suscessful resolution of Poission equation
|
||||||
|
!$OMP DO
|
||||||
|
DO n = 1, mesh%numNodes
|
||||||
|
mesh%nodes(n)%obj%emData%phi = tempF(n)
|
||||||
|
|
||||||
|
END DO
|
||||||
|
!$OMP END DO
|
||||||
|
|
||||||
|
ELSE
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||||||
|
!$OMP SINGLE
|
||||||
|
CALL criticalError('Poisson equation failed', 'solveElecField')
|
||||||
|
!$OMP END SINGLE
|
||||||
|
|
||||||
|
END IF
|
||||||
|
|
||||||
|
!$OMP SINGLE
|
||||||
|
DEALLOCATE(tempF)
|
||||||
|
!$OMP END SINGLE
|
||||||
|
|
||||||
|
END SUBROUTINE solveElecField
|
||||||
|
|
||||||
END MODULE moduleEM
|
END MODULE moduleEM
|
||||||
13
src/modules/solver/makefile
Normal file
13
src/modules/solver/makefile
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,13 @@
|
||||||
|
all: moduleSolver.o electromagnetic.o pusher.o
|
||||||
|
|
||||||
|
electromagnetic.o:
|
||||||
|
$(MAKE) -C electromagnetic all
|
||||||
|
|
||||||
|
pusher.o:
|
||||||
|
$(MAKE) -C pusher all
|
||||||
|
|
||||||
|
moduleSolver.o: electromagnetic.o pusher.o moduleSolver.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $(subst .o,.f90,$@) -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
||||||
|
%.o: %.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
|
|
@ -62,6 +62,7 @@ MODULE moduleSolver
|
||||||
!Init Pusher
|
!Init Pusher
|
||||||
SUBROUTINE initPusher(self, pusherType, tau, tauSp)
|
SUBROUTINE initPusher(self, pusherType, tau, tauSp)
|
||||||
USE moduleErrors
|
USE moduleErrors
|
||||||
|
USE modulePusher
|
||||||
USE moduleMesh, ONLY: mesh
|
USE moduleMesh, ONLY: mesh
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
|
@ -128,6 +129,7 @@ MODULE moduleSolver
|
||||||
END SUBROUTINE initPusher
|
END SUBROUTINE initPusher
|
||||||
|
|
||||||
SUBROUTINE initEM(self, EMType)
|
SUBROUTINE initEM(self, EMType)
|
||||||
|
USE moduleEM
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
CLASS(solverGeneric), INTENT(inout):: self
|
CLASS(solverGeneric), INTENT(inout):: self
|
||||||
|
|
@ -184,239 +186,6 @@ MODULE moduleSolver
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE doPushes
|
END SUBROUTINE doPushes
|
||||||
|
|
||||||
!Push neutral particles in cartesian coordinates
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE pushCartNeutral(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSPecies
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
|
|
||||||
part%r = part%r + part%v*tauIn
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE pushCartNeutral
|
|
||||||
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE pushCartElectrostatic(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSPecies
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
REAL(8):: qmEFt(1:3)
|
|
||||||
|
|
||||||
!Get the electric field at particle position
|
|
||||||
qmEFt = part%species%qm*gatherElecField(part)*tauIn
|
|
||||||
|
|
||||||
!Update velocity
|
|
||||||
part%v = part%v + qmEFt
|
|
||||||
|
|
||||||
!Update position
|
|
||||||
part%r = part%r + part%v*tauIn
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE pushCartElectrostatic
|
|
||||||
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE pushCartElectromagnetic(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSPecies
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
USE moduleMath
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
REAL(8):: tauInHalf
|
|
||||||
REAL(8):: qmEFt(1:3)
|
|
||||||
REAL(8):: B(1:3), BNorm
|
|
||||||
REAL(8):: fn
|
|
||||||
REAL(8):: v_minus(1:3), v_prime(1:3), v_plus(1:3)
|
|
||||||
|
|
||||||
tauInHalf = tauIn *0.5D0
|
|
||||||
!Half of the force o f the electric field
|
|
||||||
qmEFt = part%species%qm*gatherElecField(part)*tauInHalf
|
|
||||||
|
|
||||||
!Half step for electrostatic
|
|
||||||
v_minus = part%v + qmEFt
|
|
||||||
|
|
||||||
!Full step rotation
|
|
||||||
B = gatherMagnField(part)
|
|
||||||
BNorm = NORM2(B)
|
|
||||||
IF (BNorm > 0.D0) THEN
|
|
||||||
fn = DTAN(part%species%qm * tauInHalf*BNorm) / BNorm
|
|
||||||
v_prime = v_minus + fn * crossProduct(v_minus, B)
|
|
||||||
v_plus = v_minus + 2.D0 * fn / (1.D0 + fn**2 * B**2)*crossProduct(v_prime, B)
|
|
||||||
|
|
||||||
END IF
|
|
||||||
|
|
||||||
!Half step for electrostatic
|
|
||||||
part%v = v_plus + qmEFt
|
|
||||||
|
|
||||||
!Update position
|
|
||||||
part%r = part%r + part%v*tauIn
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE pushCartElectromagnetic
|
|
||||||
|
|
||||||
!Push one particle. Boris pusher for 2D Cyl Neutral particle
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE push2DCylNeutral(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSpecies
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
TYPE(particle):: part_temp
|
|
||||||
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
|
||||||
REAL(8):: v_p_oh_star(2:3)
|
|
||||||
|
|
||||||
part_temp = part
|
|
||||||
!z
|
|
||||||
part_temp%v(1) = part%v(1)
|
|
||||||
part_temp%r(1) = part%r(1) + part_temp%v(1)*tauIn
|
|
||||||
!r,theta
|
|
||||||
v_p_oh_star(2) = part%v(2)
|
|
||||||
x_new = part%r(2) + v_p_oh_star(2)*tauIn
|
|
||||||
v_p_oh_star(3) = part%v(3)
|
|
||||||
y_new = v_p_oh_star(3)*tauIn
|
|
||||||
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
|
||||||
part_temp%r(2) = r
|
|
||||||
IF (r > 0.D0) THEN
|
|
||||||
sin_alpha = y_new/r
|
|
||||||
cos_alpha = x_new/r
|
|
||||||
ELSE
|
|
||||||
sin_alpha = 0.D0
|
|
||||||
cos_alpha = 1.D0
|
|
||||||
END IF
|
|
||||||
part_temp%v(2) = cos_alpha*v_p_oh_star(2)+sin_alpha*v_p_oh_star(3)
|
|
||||||
part_temp%v(3) = -sin_alpha*v_p_oh_star(2)+cos_alpha*v_p_oh_star(3)
|
|
||||||
|
|
||||||
!Copy temporal particle to particle
|
|
||||||
part=part_temp
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE push2DCylNeutral
|
|
||||||
|
|
||||||
!Push one particle. Boris pusher for 2D Cyl Electrostatic particle
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE push2DCylElectrostatic(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSpecies
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
REAL(8):: v_p_oh_star(2:3)
|
|
||||||
TYPE(particle):: part_temp
|
|
||||||
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
|
||||||
REAL(8):: qmEFt(1:3)!charge*tauIn*EF/mass
|
|
||||||
|
|
||||||
part_temp = part
|
|
||||||
!Get electric field at particle position
|
|
||||||
qmEFt = part_temp%species%qm*gatherElecField(part_temp)*tauIn
|
|
||||||
!z
|
|
||||||
part_temp%v(1) = part%v(1) + qmEFt(1)
|
|
||||||
part_temp%r(1) = part%r(1) + part_temp%v(1)*tauIn
|
|
||||||
!r,theta
|
|
||||||
v_p_oh_star(2) = part%v(2) + qmEFt(2)
|
|
||||||
x_new = part%r(2) + v_p_oh_star(2)*tauIn
|
|
||||||
v_p_oh_star(3) = part%v(3) + qmEFt(3)
|
|
||||||
y_new = v_p_oh_star(3)*tauIn
|
|
||||||
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
|
||||||
part_temp%r(2) = r
|
|
||||||
IF (r > 0.D0) THEN
|
|
||||||
sin_alpha = y_new/r
|
|
||||||
cos_alpha = x_new/r
|
|
||||||
ELSE
|
|
||||||
sin_alpha = 0.D0
|
|
||||||
cos_alpha = 1.D0
|
|
||||||
END IF
|
|
||||||
part_temp%v(2) = cos_alpha*v_p_oh_star(2)+sin_alpha*v_p_oh_star(3)
|
|
||||||
part_temp%v(3) = -sin_alpha*v_p_oh_star(2)+cos_alpha*v_p_oh_star(3)
|
|
||||||
|
|
||||||
!Copy temporal particle to particle
|
|
||||||
part=part_temp
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE push2DCylElectrostatic
|
|
||||||
|
|
||||||
!Push one particle. Boris pusher for 1D Radial Neutral particle
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE push1DRadNeutral(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSpecies
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
REAL(8):: v_p_oh_star(1:2)
|
|
||||||
TYPE(particle):: part_temp
|
|
||||||
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
|
||||||
|
|
||||||
part_temp = part
|
|
||||||
!r,theta
|
|
||||||
v_p_oh_star(1) = part%v(1)
|
|
||||||
x_new = part%r(1) + v_p_oh_star(1)*tauIn
|
|
||||||
v_p_oh_star(2) = part%v(2)
|
|
||||||
y_new = v_p_oh_star(2)*tauIn
|
|
||||||
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
|
||||||
part_temp%r(1) = r
|
|
||||||
IF (r > 0.D0) THEN
|
|
||||||
sin_alpha = y_new/r
|
|
||||||
cos_alpha = x_new/r
|
|
||||||
ELSE
|
|
||||||
sin_alpha = 0.D0
|
|
||||||
cos_alpha = 1.D0
|
|
||||||
END IF
|
|
||||||
part_temp%v(1) = cos_alpha*v_p_oh_star(1)+sin_alpha*v_p_oh_star(2)
|
|
||||||
part_temp%v(2) = -sin_alpha*v_p_oh_star(1)+cos_alpha*v_p_oh_star(2)
|
|
||||||
|
|
||||||
!Copy temporal particle to particle
|
|
||||||
part=part_temp
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE push1DRadNeutral
|
|
||||||
|
|
||||||
!Push one particle. Boris pusher for 1D Radial Electrostatic particle
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE push1DRadElectrostatic(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSpecies
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
REAL(8):: v_p_oh_star(1:2)
|
|
||||||
TYPE(particle):: part_temp
|
|
||||||
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
|
||||||
REAL(8):: qmEFt(1:3)!charge*tauIn*EF/mass
|
|
||||||
|
|
||||||
part_temp = part
|
|
||||||
!Get electric field at particle position
|
|
||||||
qmEFt = part_temp%species%qm*gatherElecField(part_temp)*tauMin
|
|
||||||
!r,theta
|
|
||||||
v_p_oh_star(1) = part%v(1) + qmEFt(1)
|
|
||||||
x_new = part%r(1) + v_p_oh_star(1)*tauIn
|
|
||||||
v_p_oh_star(2) = part%v(2) + qmEFt(2)
|
|
||||||
y_new = v_p_oh_star(2)*tauIn
|
|
||||||
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
|
||||||
part_temp%r(1) = r
|
|
||||||
IF (r > 0.D0) THEN
|
|
||||||
sin_alpha = y_new/r
|
|
||||||
cos_alpha = x_new/r
|
|
||||||
ELSE
|
|
||||||
sin_alpha = 0.D0
|
|
||||||
cos_alpha = 1.D0
|
|
||||||
END IF
|
|
||||||
part_temp%v(1) = cos_alpha*v_p_oh_star(1)+sin_alpha*v_p_oh_star(2)
|
|
||||||
part_temp%v(2) = -sin_alpha*v_p_oh_star(1)+cos_alpha*v_p_oh_star(2)
|
|
||||||
|
|
||||||
!Copy temporal particle to particle
|
|
||||||
part=part_temp
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE push1DRadElectrostatic
|
|
||||||
|
|
||||||
!Dummy pusher for 0D geometry
|
|
||||||
PURE SUBROUTINE push0D(part, tauIn)
|
|
||||||
USE moduleSpecies
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
|
||||||
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE push0D
|
|
||||||
|
|
||||||
!Takes the particles from a list and put them into an array
|
!Takes the particles from a list and put them into an array
|
||||||
!nStart indicates the last fill index in the array
|
!nStart indicates the last fill index in the array
|
||||||
SUBROUTINE resetList(partList, partArray, nStart)
|
SUBROUTINE resetList(partList, partArray, nStart)
|
||||||
|
|
@ -606,55 +375,11 @@ MODULE moduleSolver
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE doEMField
|
END SUBROUTINE doEMField
|
||||||
|
|
||||||
!Solving the Poisson equation for electrostatic potential
|
!Split particles as a function of cell volume and splits particle
|
||||||
SUBROUTINE solveElecField()
|
|
||||||
USE moduleEM
|
|
||||||
USE moduleMesh
|
|
||||||
USE moduleErrors
|
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
|
||||||
|
|
||||||
INTEGER, SAVE:: INFO
|
|
||||||
INTEGER:: n
|
|
||||||
REAL(8), ALLOCATABLE, SAVE:: tempF(:)
|
|
||||||
EXTERNAL:: dgetrs
|
|
||||||
|
|
||||||
!$OMP SINGLE
|
|
||||||
ALLOCATE(tempF(1:mesh%numNodes))
|
|
||||||
!$OMP END SINGLE
|
|
||||||
|
|
||||||
CALL assembleSourceVector(tempF)
|
|
||||||
|
|
||||||
!$OMP SINGLE
|
|
||||||
CALL dgetrs('N', mesh%numNodes, 1, mesh%K, mesh%numNodes, &
|
|
||||||
mesh%IPIV, tempF, mesh%numNodes, info)
|
|
||||||
!$OMP END SINGLE
|
|
||||||
|
|
||||||
IF (info == 0) THEN
|
|
||||||
!Suscessful resolution of Poission equation
|
|
||||||
!$OMP DO
|
|
||||||
DO n = 1, mesh%numNodes
|
|
||||||
mesh%nodes(n)%obj%emData%phi = tempF(n)
|
|
||||||
|
|
||||||
END DO
|
|
||||||
!$OMP END DO
|
|
||||||
|
|
||||||
ELSE
|
|
||||||
!$OMP SINGLE
|
|
||||||
CALL criticalError('Poisson equation failed', 'solveElecField')
|
|
||||||
!$OMP END SINGLE
|
|
||||||
|
|
||||||
END IF
|
|
||||||
|
|
||||||
!$OMP SINGLE
|
|
||||||
DEALLOCATE(tempF)
|
|
||||||
!$OMP END SINGLE
|
|
||||||
|
|
||||||
END SUBROUTINE solveElecField
|
|
||||||
|
|
||||||
!Modify particle weight as a function of cell volume and splits particle
|
|
||||||
SUBROUTINE volumeWScheme(part, volOld, volNew)
|
SUBROUTINE volumeWScheme(part, volOld, volNew)
|
||||||
USE moduleSpecies
|
USE moduleSpecies
|
||||||
USE moduleMesh
|
USE moduleMesh
|
||||||
|
USE moduleRandom
|
||||||
IMPLICIT NONE
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
|
@ -669,7 +394,7 @@ MODULE moduleSolver
|
||||||
!Calculate probability of splitting particle
|
!Calculate probability of splitting particle
|
||||||
pSplit = 1.D0 - DEXP(-fractionVolume)
|
pSplit = 1.D0 - DEXP(-fractionVolume)
|
||||||
|
|
||||||
IF (random() < pSplit THEN
|
IF (random() < pSplit) THEN
|
||||||
!Split particle in two
|
!Split particle in two
|
||||||
CALL splitParticle(part, 2, volNew)
|
CALL splitParticle(part, 2, volNew)
|
||||||
|
|
||||||
4
src/modules/solver/pusher/makefile
Normal file
4
src/modules/solver/pusher/makefile
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,4 @@
|
||||||
|
all: modulePusher.o
|
||||||
|
|
||||||
|
%.o: %.f90
|
||||||
|
$(FC) $(FCFLAGS) -c $< -o $(OBJDIR)/$@
|
||||||
237
src/modules/solver/pusher/modulePusher.f90
Normal file
237
src/modules/solver/pusher/modulePusher.f90
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,237 @@
|
||||||
|
MODULE modulePusher
|
||||||
|
|
||||||
|
CONTAINS
|
||||||
|
!Push neutral particles in cartesian coordinates
|
||||||
|
PURE SUBROUTINE pushCartNeutral(part, tauIn)
|
||||||
|
USE moduleSpecies
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
||||||
|
|
||||||
|
part%r = part%r + part%v*tauIn
|
||||||
|
|
||||||
|
END SUBROUTINE pushCartNeutral
|
||||||
|
|
||||||
|
PURE SUBROUTINE pushCartElectrostatic(part, tauIn)
|
||||||
|
USE moduleSPecies
|
||||||
|
USE moduleEM
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
||||||
|
REAL(8):: qmEFt(1:3)
|
||||||
|
|
||||||
|
!Get the electric field at particle position
|
||||||
|
qmEFt = part%species%qm*gatherElecField(part)*tauIn
|
||||||
|
|
||||||
|
!Update velocity
|
||||||
|
part%v = part%v + qmEFt
|
||||||
|
|
||||||
|
!Update position
|
||||||
|
part%r = part%r + part%v*tauIn
|
||||||
|
|
||||||
|
END SUBROUTINE pushCartElectrostatic
|
||||||
|
|
||||||
|
PURE SUBROUTINE pushCartElectromagnetic(part, tauIn)
|
||||||
|
USE moduleSPecies
|
||||||
|
USE moduleEM
|
||||||
|
USE moduleMath
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
||||||
|
REAL(8):: tauInHalf
|
||||||
|
REAL(8):: qmEFt(1:3)
|
||||||
|
REAL(8):: B(1:3), BNorm
|
||||||
|
REAL(8):: fn
|
||||||
|
REAL(8):: v_minus(1:3), v_prime(1:3), v_plus(1:3)
|
||||||
|
|
||||||
|
tauInHalf = tauIn *0.5D0
|
||||||
|
!Half of the force o f the electric field
|
||||||
|
qmEFt = part%species%qm*gatherElecField(part)*tauInHalf
|
||||||
|
|
||||||
|
!Half step for electrostatic
|
||||||
|
v_minus = part%v + qmEFt
|
||||||
|
|
||||||
|
!Full step rotation
|
||||||
|
B = gatherMagnField(part)
|
||||||
|
BNorm = NORM2(B)
|
||||||
|
IF (BNorm > 0.D0) THEN
|
||||||
|
fn = DTAN(part%species%qm * tauInHalf*BNorm) / BNorm
|
||||||
|
v_prime = v_minus + fn * crossProduct(v_minus, B)
|
||||||
|
v_plus = v_minus + 2.D0 * fn / (1.D0 + fn**2 * B**2)*crossProduct(v_prime, B)
|
||||||
|
|
||||||
|
END IF
|
||||||
|
|
||||||
|
!Half step for electrostatic
|
||||||
|
part%v = v_plus + qmEFt
|
||||||
|
|
||||||
|
!Update position
|
||||||
|
part%r = part%r + part%v*tauIn
|
||||||
|
|
||||||
|
END SUBROUTINE pushCartElectromagnetic
|
||||||
|
|
||||||
|
!Push one particle. Boris pusher for 2D Cyl Neutral particle
|
||||||
|
PURE SUBROUTINE push2DCylNeutral(part, tauIn)
|
||||||
|
USE moduleSpecies
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
||||||
|
TYPE(particle):: part_temp
|
||||||
|
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
||||||
|
REAL(8):: v_p_oh_star(2:3)
|
||||||
|
|
||||||
|
part_temp = part
|
||||||
|
!z
|
||||||
|
part_temp%v(1) = part%v(1)
|
||||||
|
part_temp%r(1) = part%r(1) + part_temp%v(1)*tauIn
|
||||||
|
!r,theta
|
||||||
|
v_p_oh_star(2) = part%v(2)
|
||||||
|
x_new = part%r(2) + v_p_oh_star(2)*tauIn
|
||||||
|
v_p_oh_star(3) = part%v(3)
|
||||||
|
y_new = v_p_oh_star(3)*tauIn
|
||||||
|
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
||||||
|
part_temp%r(2) = r
|
||||||
|
IF (r > 0.D0) THEN
|
||||||
|
sin_alpha = y_new/r
|
||||||
|
cos_alpha = x_new/r
|
||||||
|
ELSE
|
||||||
|
sin_alpha = 0.D0
|
||||||
|
cos_alpha = 1.D0
|
||||||
|
END IF
|
||||||
|
part_temp%v(2) = cos_alpha*v_p_oh_star(2)+sin_alpha*v_p_oh_star(3)
|
||||||
|
part_temp%v(3) = -sin_alpha*v_p_oh_star(2)+cos_alpha*v_p_oh_star(3)
|
||||||
|
|
||||||
|
!Copy temporal particle to particle
|
||||||
|
part=part_temp
|
||||||
|
|
||||||
|
END SUBROUTINE push2DCylNeutral
|
||||||
|
|
||||||
|
!Push one particle. Boris pusher for 2D Cyl Electrostatic particle
|
||||||
|
PURE SUBROUTINE push2DCylElectrostatic(part, tauIn)
|
||||||
|
USE moduleSpecies
|
||||||
|
USE moduleEM
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
||||||
|
REAL(8):: v_p_oh_star(2:3)
|
||||||
|
TYPE(particle):: part_temp
|
||||||
|
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
||||||
|
REAL(8):: qmEFt(1:3)!charge*tauIn*EF/mass
|
||||||
|
|
||||||
|
part_temp = part
|
||||||
|
!Get electric field at particle position
|
||||||
|
qmEFt = part_temp%species%qm*gatherElecField(part_temp)*tauIn
|
||||||
|
!z
|
||||||
|
part_temp%v(1) = part%v(1) + qmEFt(1)
|
||||||
|
part_temp%r(1) = part%r(1) + part_temp%v(1)*tauIn
|
||||||
|
!r,theta
|
||||||
|
v_p_oh_star(2) = part%v(2) + qmEFt(2)
|
||||||
|
x_new = part%r(2) + v_p_oh_star(2)*tauIn
|
||||||
|
v_p_oh_star(3) = part%v(3) + qmEFt(3)
|
||||||
|
y_new = v_p_oh_star(3)*tauIn
|
||||||
|
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
||||||
|
part_temp%r(2) = r
|
||||||
|
IF (r > 0.D0) THEN
|
||||||
|
sin_alpha = y_new/r
|
||||||
|
cos_alpha = x_new/r
|
||||||
|
ELSE
|
||||||
|
sin_alpha = 0.D0
|
||||||
|
cos_alpha = 1.D0
|
||||||
|
END IF
|
||||||
|
part_temp%v(2) = cos_alpha*v_p_oh_star(2)+sin_alpha*v_p_oh_star(3)
|
||||||
|
part_temp%v(3) = -sin_alpha*v_p_oh_star(2)+cos_alpha*v_p_oh_star(3)
|
||||||
|
|
||||||
|
!Copy temporal particle to particle
|
||||||
|
part=part_temp
|
||||||
|
|
||||||
|
END SUBROUTINE push2DCylElectrostatic
|
||||||
|
|
||||||
|
!Push one particle. Boris pusher for 1D Radial Neutral particle
|
||||||
|
PURE SUBROUTINE push1DRadNeutral(part, tauIn)
|
||||||
|
USE moduleSpecies
|
||||||
|
USE moduleEM
|
||||||
|
IMPLICIT NONE
|
||||||
|
|
||||||
|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
|
||||||
|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
|
||||||
|
REAL(8):: v_p_oh_star(1:2)
|
||||||
|
TYPE(particle):: part_temp
|
||||||
|
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
||||||
|
|
||||||
|
part_temp = part
|
||||||
|
!r,theta
|
||||||
|
v_p_oh_star(1) = part%v(1)
|
||||||
|
x_new = part%r(1) + v_p_oh_star(1)*tauIn
|
||||||
|
v_p_oh_star(2) = part%v(2)
|
||||||
|
y_new = v_p_oh_star(2)*tauIn
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||||||
|
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
||||||
|
part_temp%r(1) = r
|
||||||
|
IF (r > 0.D0) THEN
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||||||
|
sin_alpha = y_new/r
|
||||||
|
cos_alpha = x_new/r
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||||||
|
ELSE
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||||||
|
sin_alpha = 0.D0
|
||||||
|
cos_alpha = 1.D0
|
||||||
|
END IF
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||||||
|
part_temp%v(1) = cos_alpha*v_p_oh_star(1)+sin_alpha*v_p_oh_star(2)
|
||||||
|
part_temp%v(2) = -sin_alpha*v_p_oh_star(1)+cos_alpha*v_p_oh_star(2)
|
||||||
|
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||||||
|
!Copy temporal particle to particle
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|
part=part_temp
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||||||
|
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END SUBROUTINE push1DRadNeutral
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!Push one particle. Boris pusher for 1D Radial Electrostatic particle
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PURE SUBROUTINE push1DRadElectrostatic(part, tauIn)
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USE moduleSpecies
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USE moduleEM
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IMPLICIT NONE
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TYPE(particle), INTENT(inout):: part
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REAL(8), INTENT(in):: tauIn
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REAL(8):: v_p_oh_star(1:2)
|
||||||
|
TYPE(particle):: part_temp
|
||||||
|
REAL(8):: x_new, y_new, r, sin_alpha, cos_alpha
|
||||||
|
REAL(8):: qmEFt(1:3)!charge*tauIn*EF/mass
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||||||
|
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||||||
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part_temp = part
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|
!Get electric field at particle position
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qmEFt = part_temp%species%qm*gatherElecField(part_temp)*tauMin
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|
!r,theta
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||||||
|
v_p_oh_star(1) = part%v(1) + qmEFt(1)
|
||||||
|
x_new = part%r(1) + v_p_oh_star(1)*tauIn
|
||||||
|
v_p_oh_star(2) = part%v(2) + qmEFt(2)
|
||||||
|
y_new = v_p_oh_star(2)*tauIn
|
||||||
|
r = DSQRT(x_new**2+y_new**2)
|
||||||
|
part_temp%r(1) = r
|
||||||
|
IF (r > 0.D0) THEN
|
||||||
|
sin_alpha = y_new/r
|
||||||
|
cos_alpha = x_new/r
|
||||||
|
ELSE
|
||||||
|
sin_alpha = 0.D0
|
||||||
|
cos_alpha = 1.D0
|
||||||
|
END IF
|
||||||
|
part_temp%v(1) = cos_alpha*v_p_oh_star(1)+sin_alpha*v_p_oh_star(2)
|
||||||
|
part_temp%v(2) = -sin_alpha*v_p_oh_star(1)+cos_alpha*v_p_oh_star(2)
|
||||||
|
|
||||||
|
!Copy temporal particle to particle
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|
part=part_temp
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|
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||||||
|
END SUBROUTINE push1DRadElectrostatic
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!Dummy pusher for 0D geometry
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PURE SUBROUTINE push0D(part, tauIn)
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USE moduleSpecies
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|
USE moduleEM
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|
IMPLICIT NONE
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|
TYPE(particle), INTENT(inout):: part
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|
REAL(8), INTENT(in):: tauIn
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|
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|
END SUBROUTINE push0D
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|
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|
END MODULE modulePusher
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