ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | View Changeset | Root Listing
root/OpenMD/branches/development/src/brains/ForceManager.cpp
(Generate patch)

Comparing branches/development/src/brains/ForceManager.cpp (file contents):
Revision 1612 by gezelter, Fri Aug 12 19:59:56 2011 UTC vs.
Revision 1755 by gezelter, Thu Jun 14 01:58:35 2012 UTC

# Line 36 | Line 36
36   * [1]  Meineke, et al., J. Comp. Chem. 26, 252-271 (2005).            
37   * [2]  Fennell & Gezelter, J. Chem. Phys. 124, 234104 (2006).          
38   * [3]  Sun, Lin & Gezelter, J. Chem. Phys. 128, 24107 (2008).          
39 < * [4]  Vardeman & Gezelter, in progress (2009).                        
39 > * [4]  Kuang & Gezelter,  J. Chem. Phys. 133, 164101 (2010).
40 > * [5]  Vardeman, Stocker & Gezelter, J. Chem. Theory Comput. 7, 834 (2011).
41   */
42  
43   /**
# Line 108 | Line 109 | namespace OpenMD {
109      
110      Globals* simParams_ = info_->getSimParams();
111      ForceFieldOptions& forceFieldOptions_ = forceField_->getForceFieldOptions();
112 +    int mdFileVersion;
113 +    rCut_ = 0.0; //Needs a value for a later max() call;  
114      
115 +    if (simParams_->haveMDfileVersion())
116 +      mdFileVersion = simParams_->getMDfileVersion();
117 +    else
118 +      mdFileVersion = 0;
119 +  
120      if (simParams_->haveCutoffRadius()) {
121        rCut_ = simParams_->getCutoffRadius();
122      } else {      
# Line 166 | Line 174 | namespace OpenMD {
174          cutoffMethod_ = i->second;
175        }
176      } else {
177 <      sprintf(painCave.errMsg,
178 <              "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the cutoffMethod.\n"
179 <              "\tOpenMD will use SHIFTED_FORCE.\n");
180 <      painCave.isFatal = 0;
181 <      painCave.severity = OPENMD_INFO;
182 <      simError();
183 <      cutoffMethod_ = SHIFTED_FORCE;        
177 >      if (mdFileVersion > 1) {
178 >        sprintf(painCave.errMsg,
179 >                "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the cutoffMethod.\n"
180 >                "\tOpenMD will use SHIFTED_FORCE.\n");
181 >        painCave.isFatal = 0;
182 >        painCave.severity = OPENMD_INFO;
183 >        simError();
184 >        cutoffMethod_ = SHIFTED_FORCE;        
185 >      } else {
186 >        // handle the case where the old file version was in play
187 >        // (there should be no cutoffMethod, so we have to deduce it
188 >        // from other data).        
189 >
190 >        sprintf(painCave.errMsg,
191 >                "ForceManager::setupCutoffs : DEPRECATED FILE FORMAT!\n"
192 >                "\tOpenMD found a file which does not set a cutoffMethod.\n"
193 >                "\tOpenMD will attempt to deduce a cutoffMethod using the\n"
194 >                "\tbehavior of the older (version 1) code.  To remove this\n"
195 >                "\twarning, add an explicit cutoffMethod and change the top\n"
196 >                "\tof the file so that it begins with <OpenMD version=2>\n");
197 >        painCave.isFatal = 0;
198 >        painCave.severity = OPENMD_WARNING;
199 >        simError();            
200 >                
201 >        // The old file version tethered the shifting behavior to the
202 >        // electrostaticSummationMethod keyword.
203 >        
204 >        if (simParams_->haveElectrostaticSummationMethod()) {
205 >          string myMethod = simParams_->getElectrostaticSummationMethod();
206 >          toUpper(myMethod);
207 >        
208 >          if (myMethod == "SHIFTED_POTENTIAL") {
209 >            cutoffMethod_ = SHIFTED_POTENTIAL;
210 >          } else if (myMethod == "SHIFTED_FORCE") {
211 >            cutoffMethod_ = SHIFTED_FORCE;
212 >          }
213 >        
214 >          if (simParams_->haveSwitchingRadius())
215 >            rSwitch_ = simParams_->getSwitchingRadius();
216 >
217 >          if (myMethod == "SHIFTED_POTENTIAL" || myMethod == "SHIFTED_FORCE") {
218 >            if (simParams_->haveSwitchingRadius()){
219 >              sprintf(painCave.errMsg,
220 >                      "ForceManager::setupCutoffs : DEPRECATED ERROR MESSAGE\n"
221 >                      "\tA value was set for the switchingRadius\n"
222 >                      "\teven though the electrostaticSummationMethod was\n"
223 >                      "\tset to %s\n", myMethod.c_str());
224 >              painCave.severity = OPENMD_WARNING;
225 >              painCave.isFatal = 1;
226 >              simError();            
227 >            }
228 >          }
229 >          if (abs(rCut_ - rSwitch_) < 0.0001) {
230 >            if (cutoffMethod_ == SHIFTED_FORCE) {              
231 >              sprintf(painCave.errMsg,
232 >                      "ForceManager::setupCutoffs : DEPRECATED BEHAVIOR\n"
233 >                      "\tcutoffRadius and switchingRadius are set to the\n"
234 >                      "\tsame value.  OpenMD will use shifted force\n"
235 >                      "\tpotentials instead of switching functions.\n");
236 >              painCave.isFatal = 0;
237 >              painCave.severity = OPENMD_WARNING;
238 >              simError();            
239 >            } else {
240 >              cutoffMethod_ = SHIFTED_POTENTIAL;
241 >              sprintf(painCave.errMsg,
242 >                      "ForceManager::setupCutoffs : DEPRECATED BEHAVIOR\n"
243 >                      "\tcutoffRadius and switchingRadius are set to the\n"
244 >                      "\tsame value.  OpenMD will use shifted potentials\n"
245 >                      "\tinstead of switching functions.\n");
246 >              painCave.isFatal = 0;
247 >              painCave.severity = OPENMD_WARNING;
248 >              simError();            
249 >            }
250 >          }
251 >        }
252 >      }
253      }
254  
255      map<string, CutoffPolicy> stringToCutoffPolicy;
# Line 180 | Line 257 | namespace OpenMD {
257      stringToCutoffPolicy["MAX"] = MAX;
258      stringToCutoffPolicy["TRADITIONAL"] = TRADITIONAL;    
259  
260 <    std::string cutPolicy;
260 >    string cutPolicy;
261      if (forceFieldOptions_.haveCutoffPolicy()){
262        cutPolicy = forceFieldOptions_.getCutoffPolicy();
263      }else if (simParams_->haveCutoffPolicy()) {
# Line 242 | Line 319 | namespace OpenMD {
319          simError();
320        }
321      } else {
322 <      if (simParams_->haveSwitchingRadius()) {
323 <        map<string, CutoffMethod>::const_iterator it;
324 <        string theMeth;
325 <        for (it = stringToCutoffMethod.begin();
326 <             it != stringToCutoffMethod.end(); ++it) {
327 <          if (it->second == cutoffMethod_) {
328 <            theMeth = it->first;
329 <            break;
322 >      if (mdFileVersion > 1) {
323 >        // throw an error if we define a switching radius and don't need one.
324 >        // older file versions should not do this.
325 >        if (simParams_->haveSwitchingRadius()) {
326 >          map<string, CutoffMethod>::const_iterator it;
327 >          string theMeth;
328 >          for (it = stringToCutoffMethod.begin();
329 >               it != stringToCutoffMethod.end(); ++it) {
330 >            if (it->second == cutoffMethod_) {
331 >              theMeth = it->first;
332 >              break;
333 >            }
334            }
335 +          sprintf(painCave.errMsg,
336 +                  "ForceManager::setupCutoffs: the cutoffMethod (%s)\n"
337 +                  "\tis not set to SWITCHED, so switchingRadius value\n"
338 +                  "\twill be ignored for this simulation\n", theMeth.c_str());
339 +          painCave.isFatal = 0;
340 +          painCave.severity = OPENMD_WARNING;
341 +          simError();
342          }
255 –        sprintf(painCave.errMsg,
256 –                "ForceManager::setupCutoffs: the cutoffMethod (%s)\n"
257 –                "\tis not set to SWITCHED, so switchingRadius value\n"
258 –                "\twill be ignored for this simulation\n", theMeth.c_str());
259 –        painCave.isFatal = 0;
260 –        painCave.severity = OPENMD_WARNING;
261 –        simError();
343        }
263 –
344        rSwitch_ = rCut_;
345      }
346      
# Line 291 | Line 371 | namespace OpenMD {
371      switcher_->setSwitch(rSwitch_, rCut_);
372      interactionMan_->setSwitchingRadius(rSwitch_);
373    }
374 +
375 +
376 +
377    
378    void ForceManager::initialize() {
379  
# Line 306 | Line 389 | namespace OpenMD {
389        setupCutoffs();
390  
391        info_->prepareTopology();      
392 +
393 +      doParticlePot_ = info_->getSimParams()->getOutputParticlePotential();
394 +      doHeatFlux_ = info_->getSimParams()->getPrintHeatFlux();
395 +      if (doHeatFlux_) doParticlePot_ = true;
396 +  
397      }
398  
399      ForceFieldOptions& fopts = forceField_->getForceFieldOptions();
# Line 386 | Line 474 | namespace OpenMD {
474      }
475      
476      // Zero out the stress tensor
477 <    tau *= 0.0;
478 <    
477 >    stressTensor *= 0.0;
478 >    // Zero out the heatFlux
479 >    fDecomp_->setHeatFlux( Vector3d(0.0) );    
480    }
481    
482    void ForceManager::shortRangeInteractions() {
# Line 420 | Line 509 | namespace OpenMD {
509  
510        for (bond = mol->beginBond(bondIter); bond != NULL;
511             bond = mol->nextBond(bondIter)) {
512 <        bond->calcForce();
512 >        bond->calcForce(doParticlePot_);
513          bondPotential += bond->getPotential();
514        }
515  
# Line 428 | Line 517 | namespace OpenMD {
517             bend = mol->nextBend(bendIter)) {
518          
519          RealType angle;
520 <        bend->calcForce(angle);
520 >        bend->calcForce(angle, doParticlePot_);
521          RealType currBendPot = bend->getPotential();          
522          
523          bendPotential += bend->getPotential();
# Line 453 | Line 542 | namespace OpenMD {
542        for (torsion = mol->beginTorsion(torsionIter); torsion != NULL;
543             torsion = mol->nextTorsion(torsionIter)) {
544          RealType angle;
545 <        torsion->calcForce(angle);
545 >        torsion->calcForce(angle, doParticlePot_);
546          RealType currTorsionPot = torsion->getPotential();
547          torsionPotential += torsion->getPotential();
548          map<Torsion*, TorsionDataSet>::iterator i = torsionDataSets.find(torsion);
# Line 477 | Line 566 | namespace OpenMD {
566             inversion != NULL;
567             inversion = mol->nextInversion(inversionIter)) {
568          RealType angle;
569 <        inversion->calcForce(angle);
569 >        inversion->calcForce(angle, doParticlePot_);
570          RealType currInversionPot = inversion->getPotential();
571          inversionPotential += inversion->getPotential();
572          map<Inversion*, InversionDataSet>::iterator i = inversionDataSets.find(inversion);
# Line 510 | Line 599 | namespace OpenMD {
599    
600    void ForceManager::longRangeInteractions() {
601  
602 +
603      Snapshot* curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
604      DataStorage* config = &(curSnapshot->atomData);
605      DataStorage* cgConfig = &(curSnapshot->cgData);
# Line 533 | Line 623 | namespace OpenMD {
623        // center of mass of the group is the same as position of the atom  
624        // if cutoff group does not exist
625        cgConfig->position = config->position;
626 +      cgConfig->velocity = config->velocity;
627      }
628  
629      fDecomp_->zeroWorkArrays();
630      fDecomp_->distributeData();
631      
632      int cg1, cg2, atom1, atom2, topoDist;
633 <    Vector3d d_grp, dag, d;
633 >    Vector3d d_grp, dag, d, gvel2, vel2;
634      RealType rgrpsq, rgrp, r2, r;
635      RealType electroMult, vdwMult;
636      RealType vij;
# Line 554 | Line 645 | namespace OpenMD {
645      RealType mf;
646      RealType lrPot;
647      RealType vpair;
648 +    RealType dVdFQ1(0.0);
649 +    RealType dVdFQ2(0.0);
650      potVec longRangePotential(0.0);
651      potVec workPot(0.0);
652 +    vector<int>::iterator ia, jb;
653  
654      int loopStart, loopEnd;
655  
# Line 564 | Line 658 | namespace OpenMD {
658      idat.pot = &workPot;
659      sdat.pot = fDecomp_->getEmbeddingPotential();
660      idat.vpair = &vpair;
661 +    idat.dVdFQ1 = &dVdFQ1;
662 +    idat.dVdFQ2 = &dVdFQ2;
663      idat.f1 = &f1;
664      idat.sw = &sw;
665      idat.shiftedPot = (cutoffMethod_ == SHIFTED_POTENTIAL) ? true : false;
666      idat.shiftedForce = (cutoffMethod_ == SHIFTED_FORCE) ? true : false;
667 +    idat.doParticlePot = doParticlePot_;
668 +    sdat.doParticlePot = doParticlePot_;
669      
670      loopEnd = PAIR_LOOP;
671      if (info_->requiresPrepair() ) {
# Line 575 | Line 673 | namespace OpenMD {
673      } else {
674        loopStart = PAIR_LOOP;
675      }
578 –  
676      for (int iLoop = loopStart; iLoop <= loopEnd; iLoop++) {
677      
678        if (iLoop == loopStart) {
# Line 593 | Line 690 | namespace OpenMD {
690          cuts = fDecomp_->getGroupCutoffs(cg1, cg2);
691  
692          d_grp  = fDecomp_->getIntergroupVector(cg1, cg2);
693 +
694          curSnapshot->wrapVector(d_grp);        
695          rgrpsq = d_grp.lengthSquare();
598 –
696          rCutSq = cuts.second;
697  
698          if (rgrpsq < rCutSq) {
# Line 607 | Line 704 | namespace OpenMD {
704            
705            in_switching_region = switcher_->getSwitch(rgrpsq, sw, dswdr,
706                                                       rgrp);
610 –              
707            atomListRow = fDecomp_->getAtomsInGroupRow(cg1);
708            atomListColumn = fDecomp_->getAtomsInGroupColumn(cg2);
709  
710 <          for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
710 >          if (doHeatFlux_)
711 >            gvel2 = fDecomp_->getGroupVelocityColumn(cg2);
712 >
713 >          for (ia = atomListRow.begin();
714                 ia != atomListRow.end(); ++ia) {            
715              atom1 = (*ia);
716 <            
717 <            for (vector<int>::iterator jb = atomListColumn.begin();
716 >
717 >            for (jb = atomListColumn.begin();
718                   jb != atomListColumn.end(); ++jb) {              
719                atom2 = (*jb);
720  
# Line 623 | Line 722 | namespace OpenMD {
722                  vpair = 0.0;
723                  workPot = 0.0;
724                  f1 = V3Zero;
725 +                dVdFQ1 = 0.0;
726 +                dVdFQ2 = 0.0;
727  
728                  fDecomp_->fillInteractionData(idat, atom1, atom2);
729 <                
729 >
730                  topoDist = fDecomp_->getTopologicalDistance(atom1, atom2);
731                  vdwMult = vdwScale_[topoDist];
732                  electroMult = electrostaticScale_[topoDist];
# Line 633 | Line 734 | namespace OpenMD {
734                  if (atomListRow.size() == 1 && atomListColumn.size() == 1) {
735                    idat.d = &d_grp;
736                    idat.r2 = &rgrpsq;
737 +                  if (doHeatFlux_)
738 +                    vel2 = gvel2;
739                  } else {
740                    d = fDecomp_->getInteratomicVector(atom1, atom2);
741                    curSnapshot->wrapVector( d );
742                    r2 = d.lengthSquare();
743                    idat.d = &d;
744                    idat.r2 = &r2;
745 +                  if (doHeatFlux_)
746 +                    vel2 = fDecomp_->getAtomVelocityColumn(atom2);
747                  }
748                
749                  r = sqrt( *(idat.r2) );
# Line 649 | Line 754 | namespace OpenMD {
754                  } else {
755                    interactionMan_->doPair(idat);
756                    fDecomp_->unpackInteractionData(idat, atom1, atom2);
652 –
757                    vij += vpair;
758                    fij += f1;
759 <                  tau -= outProduct( *(idat.d), f1);
759 >                  stressTensor -= outProduct( *(idat.d), f1);
760 >                  if (doHeatFlux_)
761 >                    fDecomp_->addToHeatFlux(*(idat.d) * dot(f1, vel2));
762                  }
763                }
764              }
# Line 665 | Line 771 | namespace OpenMD {
771                fij += fg;
772  
773                if (atomListRow.size() == 1 && atomListColumn.size() == 1) {
774 <                tau -= outProduct( *(idat.d), fg);
774 >                stressTensor -= outProduct( *(idat.d), fg);
775 >                if (doHeatFlux_)
776 >                  fDecomp_->addToHeatFlux(*(idat.d) * dot(fg, vel2));
777 >                
778                }
779            
780 <              for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
780 >              for (ia = atomListRow.begin();
781                     ia != atomListRow.end(); ++ia) {            
782                  atom1 = (*ia);                
783                  mf = fDecomp_->getMassFactorRow(atom1);
# Line 676 | Line 785 | namespace OpenMD {
785                  // presence in switching region
786                  fg = swderiv * d_grp * mf;
787                  fDecomp_->addForceToAtomRow(atom1, fg);
679 –
788                  if (atomListRow.size() > 1) {
789                    if (info_->usesAtomicVirial()) {
790                      // find the distance between the atom
791                      // and the center of the cutoff group:
792                      dag = fDecomp_->getAtomToGroupVectorRow(atom1, cg1);
793 <                    tau -= outProduct(dag, fg);
793 >                    stressTensor -= outProduct(dag, fg);
794 >                    if (doHeatFlux_)
795 >                      fDecomp_->addToHeatFlux( dag * dot(fg, vel2));
796                    }
797                  }
798                }
799 <              for (vector<int>::iterator jb = atomListColumn.begin();
799 >              for (jb = atomListColumn.begin();
800                     jb != atomListColumn.end(); ++jb) {              
801                  atom2 = (*jb);
802                  mf = fDecomp_->getMassFactorColumn(atom2);
# Line 700 | Line 810 | namespace OpenMD {
810                      // find the distance between the atom
811                      // and the center of the cutoff group:
812                      dag = fDecomp_->getAtomToGroupVectorColumn(atom2, cg2);
813 <                    tau -= outProduct(dag, fg);
813 >                    stressTensor -= outProduct(dag, fg);
814 >                    if (doHeatFlux_)
815 >                      fDecomp_->addToHeatFlux( dag * dot(fg, vel2));
816                    }
817                  }
818                }
819              }
820 <            //if (!SIM_uses_AtomicVirial) {
821 <            //  tau -= outProduct(d_grp, fij);
820 >            //if (!info_->usesAtomicVirial()) {
821 >            //  stressTensor -= outProduct(d_grp, fij);
822 >            //  if (doHeatFlux_)
823 >            //     fDecomp_->addToHeatFlux( d_grp * dot(fij, vel2));
824              //}
825            }
826          }
# Line 726 | Line 840 | namespace OpenMD {
840  
841          }
842        }
729 –
843      }
844      
845      fDecomp_->collectData();
# Line 745 | Line 858 | namespace OpenMD {
858  
859      lrPot = longRangePotential.sum();
860  
861 <    //store the tau and long range potential    
861 >    //store the stressTensor and long range potential    
862      curSnapshot->statData[Stats::LONG_RANGE_POTENTIAL] = lrPot;
863      curSnapshot->statData[Stats::VANDERWAALS_POTENTIAL] = longRangePotential[VANDERWAALS_FAMILY];
864      curSnapshot->statData[Stats::ELECTROSTATIC_POTENTIAL] = longRangePotential[ELECTROSTATIC_FAMILY];
# Line 766 | Line 879 | namespace OpenMD {
879        for (rb = mol->beginRigidBody(rbIter); rb != NULL;
880             rb = mol->nextRigidBody(rbIter)) {
881          Mat3x3d rbTau = rb->calcForcesAndTorquesAndVirial();
882 <        tau += rbTau;
882 >        stressTensor += rbTau;
883        }
884      }
885      
886   #ifdef IS_MPI
887 <    Mat3x3d tmpTau(tau);
888 <    MPI_Allreduce(tmpTau.getArrayPointer(), tau.getArrayPointer(),
889 <                  9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
887 >
888 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, stressTensor.getArrayPointer(), 9,
889 >                              MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
890   #endif
891 <    curSnapshot->statData.setTau(tau);
891 >    curSnapshot->setStressTensor(stressTensor);
892 >    
893    }
894  
895   } //end namespace OpenMD

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines