Chombo + EB: AMRNodeOp.H Source File

00001 #ifdef CH_LANG_CC
00002 /*
00003 *      _______              __
00004 *     / ___/ /  ___  __ _  / /  ___
00005 *    / /__/ _ \/ _ \/  V \/ _ \/ _ \
00006 *    \___/_//_/\___/_/_/_/_.__/\___/
00007 *    Please refer to Copyright.txt, in Chombo's root directory.
00008 */
00009 #endif
00010 
00011 #ifndef _AMRNODEOP_H_
00012 #define _AMRNODEOP_H_
00013 
00014 #include "AMRMultiGrid.H"
00015 #include "REAL.H"
00016 #include "Box.H"
00017 #include "LevelDataOps.H"
00018 #include "NodeBCFunc.H"
00019 #include "NodeFArrayBox.H"
00020 #include "NodeCFIVS.H"
00021 #include "NodeQCFI.H"
00022 #include "CoarseAverage.H"
00023 #include "LevelFluxRegister.H"
00024 #include "AMRNodeOpF_F.H"
00025 #include "NodeCoarseAverage.H"
00026 #include "NodeLevelDataOps.H"
00027 #include "NamespaceHeader.H"
00028 
00030 
00032 class AMRNodeOp : public AMRLevelOp<LevelData<NodeFArrayBox> >
00033 {
00034 public:
00036 
00038   AMRNodeOp();
00039 
00041 
00043   virtual ~AMRNodeOp() {;}
00044 
00048 
00050 
00052   void define(const DisjointBoxLayout& a_grids,
00053               const Real&              a_dx,
00054               const ProblemDomain&     a_domain,
00055               NodeBCFunc                   a_bc);
00056 
00058 
00061   void define(const DisjointBoxLayout& a_grids,
00062               const DisjointBoxLayout& a_baseBAPtr,
00063               const Real&              a_dxLevel,
00064               int                      a_refRatio,
00065               const ProblemDomain&     a_domain,
00066               NodeBCFunc                   a_bc);
00067 
00069 
00070   void define(const DisjointBoxLayout& a_grids,
00071               const DisjointBoxLayout& a_gridsFiner,
00072               const DisjointBoxLayout& a_gridsCoarser,
00073               const Real&              a_dxLevel,
00074               int                      a_refRatio,
00075               int                      a_refRatioFiner,
00076               const ProblemDomain&     a_domain,
00077               NodeBCFunc                   a_bc);
00078 
00080 
00081   void define(const DisjointBoxLayout& a_grids,
00082               const DisjointBoxLayout& a_gridsFiner,
00083               const Real&              a_dxLevel,
00084               int                      a_refRatio, //  dummy argument, send in 1
00085               int                      a_refRatioFiner,
00086               const ProblemDomain&     a_domain,
00087               NodeBCFunc                   a_bc);
00088 
00089   void projectFineInterior(LevelData<NodeFArrayBox>&       a_phi,
00090                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiFine);
00091 
00092   virtual void residual(  LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00093                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00094                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs,
00095                           bool a_homogeneous = false);
00096 
00097   virtual void preCond(   LevelData<NodeFArrayBox>& a_correction,
00098                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual);
00099 
00100   virtual void applyOpOnly(   LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00101                               const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi);
00102 
00103   virtual void applyOp(   LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00104                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00105                           bool a_homogeneous = false);
00106   virtual void create(    LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00107                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs);
00108   virtual void createCoarsened(    LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00109                                    const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs,
00110                                    const int& a_refRat);
00111 
00112   virtual void assign(    LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00113                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs) ;
00114   virtual Real dotProduct(const LevelData<NodeFArrayBox>& a_1,
00115                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_2) ;
00116   virtual void incr( LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs,
00117                      const LevelData<NodeFArrayBox>& a_x,
00118                      Real a_scale) ;
00119   virtual void axby( LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs, const LevelData<NodeFArrayBox>& a_x,
00120                      const LevelData<NodeFArrayBox>& a_y,
00121                      Real a, Real b) ;
00122   virtual void scale(LevelData<NodeFArrayBox>& a_lhs, const Real& a_scale) ;
00123 
00124   virtual Real norm(const LevelData<NodeFArrayBox>& a_x, int a_ord);
00125 
00126   virtual void setToZero( LevelData<NodeFArrayBox>& a_x);
00127 
00128 
00129   virtual void relax(LevelData<NodeFArrayBox>& a_e,
00130                      const LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual,
00131                      int iterations);
00132 
00133   virtual void createCoarser(LevelData<NodeFArrayBox>& a_coarse,
00134                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_fine,
00135                              bool ghosted);
00136 
00138 
00142   virtual void restrictResidual(LevelData<NodeFArrayBox>& a_resCoarse,
00143                                 LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiFine,
00144                                 const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhsFine);
00145 
00147 
00151   virtual void prolongIncrement(LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiThisLevel,
00152                                 const LevelData<NodeFArrayBox>& a_correctCoarse);
00153 
00154 
00156   virtual int refToCoarser(){ return m_refToCoarser; }
00157 
00159 
00160   virtual void AMRResidual(LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual,
00161                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiFine,
00162                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00163                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiCoarse,
00164                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs,
00165                            bool a_homogeneousPhysBC,
00166                            AMRLevelOp<LevelData<NodeFArrayBox> >* a_finerOp);
00167 
00168 
00170 
00171   virtual void AMRResidualNC(LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual,
00172                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiFine,
00173                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00174                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs,
00175                              bool a_homogeneousPhysBC,
00176                              AMRLevelOp<LevelData<NodeFArrayBox> >* a_finerOp);
00177 
00179 
00180   virtual void AMRResidualNF(LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual,
00181                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00182                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiCoarse,
00183                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_rhs,
00184                              bool a_homogeneousPhysBC);
00185 
00186 
00188 
00189   virtual void AMROperator(LevelData<NodeFArrayBox>& a_LofPhi,
00190                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiFine,
00191                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00192                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiCoarse,
00193                            bool a_homogeneousPhysBC,
00194                            AMRLevelOp<LevelData<NodeFArrayBox> >* a_finerOp);
00195 
00196 
00198 
00199   virtual void AMROperatorNC(LevelData<NodeFArrayBox>& a_LofPhi,
00200                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiFine,
00201                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00202                              bool a_homogeneousPhysBC,
00203                              AMRLevelOp<LevelData<NodeFArrayBox> >* a_finerOp);
00204 
00206 
00207   virtual void AMROperatorNF(LevelData<NodeFArrayBox>& a_LofPhi,
00208                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phi,
00209                              const LevelData<NodeFArrayBox>& a_phiCoarse,
00210                              bool a_homogeneousPhysBC);
00211 
00212 
00213 
00214 
00216 
00221   virtual void AMRRestrict(LevelData<NodeFArrayBox>& a_resCoarse,
00222                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual,
00223                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_correction,
00224                            const LevelData<NodeFArrayBox>& a_coarseCorrection);
00225 
00227   virtual void AMRProlong(LevelData<NodeFArrayBox>& a_correction,
00228                           const LevelData<NodeFArrayBox>& a_coarseCorrection);
00229 
00231   virtual void AMRUpdateResidual(LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual,
00232                                  const LevelData<NodeFArrayBox>& a_correction,
00233                                  const LevelData<NodeFArrayBox>& a_coarseCorrection);
00234 
00236 
00239   virtual Real AMRNorm(const LevelData<NodeFArrayBox>& a_coarseResid,
00240                        const LevelData<NodeFArrayBox>& a_fineResid,
00241                        const int&                  a_refRat,
00242                        const int&                  a_ord);
00243 
00244 
00247   Real m_alpha, m_beta;
00248 
00249 protected:
00250   //internal--for code reuse
00251   void prolongIncrement(LevelData<NodeFArrayBox>&       a_phiThisLevel,
00252                         const LevelData<NodeFArrayBox>& a_correctCoarse,
00253                         int a_refRat);
00254 
00255 
00256   ProblemDomain m_domainInteriorNodes;
00257   Real                    m_dx;
00258   Real                    m_dxCrse;
00259   ProblemDomain           m_domain;
00260   NodeLevelDataOps        m_levelOps;
00261   NodeBCFunc              m_bc;
00262   LayoutData<NodeCFIVS>   m_loCFIVS[SpaceDim];
00263   LayoutData<NodeCFIVS>   m_hiCFIVS[SpaceDim];
00264   Copier                  m_exchangeCopier;
00265   NodeQCFI                m_interpWithCoarser;
00266   NodeCoarseAverage       m_averageOpMG;
00267   int                     m_refToCoarser;
00268   int                     m_refToFiner;
00269   DisjointBoxLayout       m_coarsenedFineGrids;
00270   bool                    m_hasFiner;
00271 
00272   void levelGSRB(LevelData<NodeFArrayBox>& a_e,
00273                  const LevelData<NodeFArrayBox>& a_residual);
00274 
00275   void homogeneousCFInterp(LevelData<NodeFArrayBox>& a_phif);
00276   void homogeneousCFInterp(LevelData<NodeFArrayBox>& a_phif,
00277                            const DataIndex& a_datInd,
00278                            int a_idir,
00279                            Side::LoHiSide a_hiorlo);
00280 
00283   LayoutData< Vector<IntVectSet> > m_IVSV;
00284 
00287   LayoutData< BitSet > m_IVSVfull;
00288 
00289   // exterior boundary nodes
00290   LayoutData< Vector<IntVectSet> > m_IVSVext;
00291 
00294   LayoutData< Vector<IntVectSet> > m_IVSVcoarsened;
00295 
00298   LayoutData< Vector<IntVectSet> > m_IVSVcoarsenedFine;
00299 
00300   void setCFIVS(const DisjointBoxLayout& a_grids);
00301 };
00302 
00303 class AMRNodeOpFactory: public AMRLevelOpFactory<LevelData<NodeFArrayBox> >
00304 {
00305 public:
00306   virtual ~AMRNodeOpFactory(){;}
00307 
00309   void define(const ProblemDomain& a_coarseDomain,
00310               const Vector<DisjointBoxLayout>& a_grids,
00311               const Vector<int> a_refRatios,
00312               const Real&       a_coarsedx,
00313               NodeBCFunc a_bc,
00314               Real   a_alpha = 0.,
00315               Real   a_beta  = 1.);
00316 
00318   void define(const ProblemDomain& a_domain,
00319               const DisjointBoxLayout& a_grid,
00320               const Real&    a_dx,
00321               NodeBCFunc a_bc,
00322               int maxDepth = -1,
00323               Real   a_alpha = 0.,
00324               Real   a_beta  = 1.);
00325 
00329   virtual AMRNodeOp*
00330   MGnewOp(const ProblemDomain& a_FineindexSpace,
00331           int depth,
00332           bool homoOnly = true);
00333 
00339   virtual  AMRNodeOp* AMRnewOp(const ProblemDomain& a_indexSpace);
00340 
00341   virtual int refToFiner(const ProblemDomain&) const;
00342 
00343 private:
00344   Vector<ProblemDomain>     m_domains;
00345   Vector<DisjointBoxLayout> m_boxes;
00346   Vector<Real>              m_dx;
00347   Vector<int>               m_refRatios; // refinement to next coarser level
00348   NodeBCFunc                m_bc;
00349   Real m_alpha, m_beta;
00350 
00351 };
00352 
00353 #include "NamespaceFooter.H"
00354 #endif