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root/group/trunk/OOPSE-4/src/UseTheForce/doForces.F90
(Generate patch)

Comparing trunk/OOPSE-4/src/UseTheForce/doForces.F90 (file contents):
Revision 2756 by gezelter, Wed May 17 15:37:15 2006 UTC vs.
Revision 3131 by chrisfen, Wed May 2 00:18:08 2007 UTC

# Line 45 | Line 45
45  
46   !! @author Charles F. Vardeman II
47   !! @author Matthew Meineke
48 < !! @version $Id: doForces.F90,v 1.81 2006-05-17 15:37:14 gezelter Exp $, $Date: 2006-05-17 15:37:14 $, $Name: not supported by cvs2svn $, $Revision: 1.81 $
48 > !! @version $Id: doForces.F90,v 1.88 2007-05-02 00:18:08 chrisfen Exp $, $Date: 2007-05-02 00:18:08 $, $Name: not supported by cvs2svn $, $Revision: 1.88 $
49  
50  
51   module doForces
# Line 89 | Line 89 | module doForces
89    logical, save :: haveElectrostaticSummationMethod = .false.
90    logical, save :: haveCutoffPolicy = .false.
91    logical, save :: VisitCutoffsAfterComputing = .false.
92 +  logical, save :: do_box_dipole = .false.
93  
94    logical, save :: FF_uses_DirectionalAtoms
95    logical, save :: FF_uses_Dipoles
# Line 105 | Line 106 | module doForces
106    logical, save :: SIM_requires_postpair_calc
107    logical, save :: SIM_requires_prepair_calc
108    logical, save :: SIM_uses_PBC
109 +  logical, save :: SIM_uses_AtomicVirial
110  
111    integer, save :: electrostaticSummationMethod
112    integer, save :: cutoffPolicy = TRADITIONAL_CUTOFF_POLICY
113  
114    real(kind=dp), save :: defaultRcut, defaultRsw, largestRcut
115    real(kind=dp), save :: skinThickness
116 <  logical, save :: defaultDoShift
116 >  logical, save :: defaultDoShiftPot
117 >  logical, save :: defaultDoShiftFrc
118  
119    public :: init_FF
120    public :: setCutoffs
121    public :: cWasLame
122    public :: setElectrostaticMethod
123 +  public :: setBoxDipole
124 +  public :: getBoxDipole
125    public :: setCutoffPolicy
126    public :: setSkinThickness
127    public :: do_force_loop
# Line 147 | Line 152 | module doForces
152    end type gtypeCutoffs
153    type(gtypeCutoffs), dimension(:,:), allocatable :: gtypeCutoffMap
154  
155 +  real(kind=dp), dimension(3) :: boxDipole
156  
157   contains
158  
# Line 557 | Line 563 | contains
563      haveGtypeCutoffMap = .true.
564     end subroutine createGtypeCutoffMap
565  
566 <   subroutine setCutoffs(defRcut, defRsw)
566 >   subroutine setCutoffs(defRcut, defRsw, defSP, defSF)
567  
568       real(kind=dp),intent(in) :: defRcut, defRsw
569 +     logical, intent(in) :: defSP, defSF
570       character(len = statusMsgSize) :: errMsg
571       integer :: localError
572  
573       defaultRcut = defRcut
574       defaultRsw = defRsw
575      
576 <     defaultDoShift = .false.
576 >     defaultDoShiftPot = defSP
577 >     defaultDoShiftFrc = defSF
578 >
579       if (abs(defaultRcut-defaultRsw) .lt. 0.0001) then
580 <        
581 <        write(errMsg, *) &
582 <             'cutoffRadius and switchingRadius are set to the same', newline &
583 <             // tab, 'value.  OOPSE will use shifted ', newline &
584 <             // tab, 'potentials instead of switching functions.'
585 <        
586 <        call handleInfo("setCutoffs", errMsg)
587 <        
588 <        defaultDoShift = .true.
589 <        
580 >        if (defaultDoShiftFrc) then
581 >           write(errMsg, *) &
582 >                'cutoffRadius and switchingRadius are set to the', newline &
583 >                // tab, 'same value.  OOPSE will use shifted force', newline &
584 >                // tab, 'potentials instead of switching functions.'
585 >          
586 >           call handleInfo("setCutoffs", errMsg)
587 >        else
588 >           write(errMsg, *) &
589 >                'cutoffRadius and switchingRadius are set to the', newline &
590 >                // tab, 'same value.  OOPSE will use shifted', newline &
591 >                // tab, 'potentials instead of switching functions.'
592 >          
593 >           call handleInfo("setCutoffs", errMsg)
594 >          
595 >           defaultDoShiftPot = .true.
596 >        endif
597 >                
598       endif
599      
600       localError = 0
601 <     call setLJDefaultCutoff( defaultRcut, defaultDoShift )
601 >     call setLJDefaultCutoff( defaultRcut, defaultDoShiftPot, &
602 >          defaultDoShiftFrc )
603       call setElectrostaticCutoffRadius( defaultRcut, defaultRsw )
604       call setCutoffEAM( defaultRcut )
605       call setCutoffSC( defaultRcut )
# Line 609 | Line 627 | contains
627       haveGtypeCutoffMap = .false.
628      
629     end subroutine setCutoffPolicy
630 <  
630 >    
631 >   subroutine setBoxDipole()
632 >
633 >     do_box_dipole = .true.
634 >    
635 >   end subroutine setBoxDipole
636 >
637 >   subroutine getBoxDipole( box_dipole )
638 >
639 >     real(kind=dp), intent(inout), dimension(3) :: box_dipole
640 >
641 >     box_dipole = boxDipole
642 >
643 >   end subroutine getBoxDipole
644 >
645     subroutine setElectrostaticMethod( thisESM )
646  
647       integer, intent(in) :: thisESM
# Line 636 | Line 668 | contains
668       SIM_requires_prepair_calc = SimRequiresPrepairCalc()
669       SIM_uses_PBC = SimUsesPBC()
670       SIM_uses_SC = SimUsesSC()
671 <    
671 >     SIM_uses_AtomicVirial = SimUsesAtomicVirial()
672 >
673       haveSIMvariables = .true.
674      
675       return
# Line 795 | Line 828 | contains
828      integer :: istart, iend
829      integer :: ia, jb, atom1, atom2
830      integer :: nlist
831 <    real( kind = DP ) :: ratmsq, rgrpsq, rgrp, vpair, vij
831 >    real( kind = DP ) :: ratmsq, rgrpsq, rgrp, rag, vpair, vij
832      real( kind = DP ) :: sw, dswdr, swderiv, mf
833      real( kind = DP ) :: rVal
834 <    real(kind=dp),dimension(3) :: d_atm, d_grp, fpair, fij
835 <    real(kind=dp) :: rfpot, mu_i, virial
834 >    real(kind=dp),dimension(3) :: d_atm, d_grp, fpair, fij, fg, dag
835 >    real(kind=dp) :: rfpot, mu_i
836      real(kind=dp):: rCut
837      integer :: me_i, me_j, n_in_i, n_in_j
838      logical :: is_dp_i
# Line 810 | Line 843 | contains
843      integer :: loopStart, loopEnd, loop
844      integer :: iHash
845      integer :: i1
813  
846  
847 +    !! the variables for the box dipole moment
848 + #ifdef IS_MPI
849 +    integer :: pChgCount_local
850 +    integer :: nChgCount_local
851 +    real(kind=dp) :: pChg_local
852 +    real(kind=dp) :: nChg_local
853 +    real(kind=dp), dimension(3) :: pChgPos_local
854 +    real(kind=dp), dimension(3) :: nChgPos_local
855 +    real(kind=dp), dimension(3) :: dipVec_local
856 + #endif
857 +    integer :: pChgCount
858 +    integer :: nChgCount
859 +    real(kind=dp) :: pChg
860 +    real(kind=dp) :: nChg
861 +    real(kind=dp) :: chg_value
862 +    real(kind=dp), dimension(3) :: pChgPos
863 +    real(kind=dp), dimension(3) :: nChgPos
864 +    real(kind=dp), dimension(3) :: dipVec
865 +    real(kind=dp), dimension(3) :: chgVec
866 +
867 +    !! initialize box dipole variables
868 +    if (do_box_dipole) then
869 + #ifdef IS_MPI
870 +       pChg_local = 0.0_dp
871 +       nChg_local = 0.0_dp
872 +       pChgCount_local = 0
873 +       nChgCount_local = 0
874 +       do i=1, 3
875 +          pChgPos_local = 0.0_dp
876 +          nChgPos_local = 0.0_dp
877 +          dipVec_local = 0.0_dp
878 +       enddo
879 + #endif
880 +       pChg = 0.0_dp
881 +       nChg = 0.0_dp
882 +       pChgCount = 0
883 +       nChgCount = 0
884 +       chg_value = 0.0_dp
885 +      
886 +       do i=1, 3
887 +          pChgPos(i) = 0.0_dp
888 +          nChgPos(i) = 0.0_dp
889 +          dipVec(i) = 0.0_dp
890 +          chgVec(i) = 0.0_dp
891 +          boxDipole(i) = 0.0_dp
892 +       enddo
893 +    endif
894 +
895      !! initialize local variables  
896  
897   #ifdef IS_MPI
# Line 1021 | Line 1101 | contains
1101                              fij(1) = fij(1) + fpair(1)
1102                              fij(2) = fij(2) + fpair(2)
1103                              fij(3) = fij(3) + fpair(3)
1104 +                            if (do_stress) then
1105 +                               call add_stress_tensor(d_atm, fpair, tau)
1106 +                            endif
1107                           endif
1108                        enddo inner
1109                     enddo
# Line 1028 | Line 1111 | contains
1111                     if (loop .eq. PAIR_LOOP) then
1112                        if (in_switching_region) then
1113                           swderiv = vij*dswdr/rgrp
1114 <                         fij(1) = fij(1) + swderiv*d_grp(1)
1115 <                         fij(2) = fij(2) + swderiv*d_grp(2)
1116 <                         fij(3) = fij(3) + swderiv*d_grp(3)
1114 >                         fg = swderiv*d_grp
1115 >
1116 >                         fij(1) = fij(1) + fg(1)
1117 >                         fij(2) = fij(2) + fg(2)
1118 >                         fij(3) = fij(3) + fg(3)
1119                          
1120 +                         if ((n_in_i .eq. 1).and.(n_in_j .eq. 1)) then
1121 +                            call add_stress_tensor(d_atm, fg, tau)
1122 +                         endif  
1123 +                        
1124                           do ia=groupStartRow(i), groupStartRow(i+1)-1
1125                              atom1=groupListRow(ia)
1126                              mf = mfactRow(atom1)
1127 +                            ! fg is the force on atom ia due to cutoff group's
1128 +                            ! presence in switching region
1129 +                            fg = swderiv*d_grp*mf
1130   #ifdef IS_MPI
1131 <                            f_Row(1,atom1) = f_Row(1,atom1) + swderiv*d_grp(1)*mf
1132 <                            f_Row(2,atom1) = f_Row(2,atom1) + swderiv*d_grp(2)*mf
1133 <                            f_Row(3,atom1) = f_Row(3,atom1) + swderiv*d_grp(3)*mf
1131 >                            f_Row(1,atom1) = f_Row(1,atom1) + fg(1)
1132 >                            f_Row(2,atom1) = f_Row(2,atom1) + fg(2)
1133 >                            f_Row(3,atom1) = f_Row(3,atom1) + fg(3)
1134   #else
1135 <                            f(1,atom1) = f(1,atom1) + swderiv*d_grp(1)*mf
1136 <                            f(2,atom1) = f(2,atom1) + swderiv*d_grp(2)*mf
1137 <                            f(3,atom1) = f(3,atom1) + swderiv*d_grp(3)*mf
1135 >                            f(1,atom1) = f(1,atom1) + fg(1)
1136 >                            f(2,atom1) = f(2,atom1) + fg(2)
1137 >                            f(3,atom1) = f(3,atom1) + fg(3)
1138   #endif
1139 +                            if (n_in_i .gt. 1) then
1140 +                               if (do_stress.and.SIM_uses_AtomicVirial) then
1141 +                                  ! find the distance between the atom and the center of
1142 +                                  ! the cutoff group:
1143 + #ifdef IS_MPI
1144 +                                  call get_interatomic_vector(q_Row(:,atom1), &
1145 +                                       q_group_Row(:,i), dag, rag)
1146 + #else
1147 +                                  call get_interatomic_vector(q(:,atom1), &
1148 +                                       q_group(:,i), dag, rag)
1149 + #endif
1150 +                                  call add_stress_tensor(dag,fg,tau)
1151 +                               endif
1152 +                            endif
1153                           enddo
1154                          
1155                           do jb=groupStartCol(j), groupStartCol(j+1)-1
1156                              atom2=groupListCol(jb)
1157                              mf = mfactCol(atom2)
1158 +                            ! fg is the force on atom jb due to cutoff group's
1159 +                            ! presence in switching region
1160 +                            fg = -swderiv*d_grp*mf
1161   #ifdef IS_MPI
1162 <                            f_Col(1,atom2) = f_Col(1,atom2) - swderiv*d_grp(1)*mf
1163 <                            f_Col(2,atom2) = f_Col(2,atom2) - swderiv*d_grp(2)*mf
1164 <                            f_Col(3,atom2) = f_Col(3,atom2) - swderiv*d_grp(3)*mf
1162 >                            f_Col(1,atom2) = f_Col(1,atom2) + fg(1)
1163 >                            f_Col(2,atom2) = f_Col(2,atom2) + fg(2)
1164 >                            f_Col(3,atom2) = f_Col(3,atom2) + fg(3)
1165   #else
1166 <                            f(1,atom2) = f(1,atom2) - swderiv*d_grp(1)*mf
1167 <                            f(2,atom2) = f(2,atom2) - swderiv*d_grp(2)*mf
1168 <                            f(3,atom2) = f(3,atom2) - swderiv*d_grp(3)*mf
1166 >                            f(1,atom2) = f(1,atom2) + fg(1)
1167 >                            f(2,atom2) = f(2,atom2) + fg(2)
1168 >                            f(3,atom2) = f(3,atom2) + fg(3)
1169   #endif
1170 +                            if (n_in_j .gt. 1) then
1171 +                               if (do_stress.and.SIM_uses_AtomicVirial) then
1172 +                                  ! find the distance between the atom and the center of
1173 +                                  ! the cutoff group:
1174 + #ifdef IS_MPI
1175 +                                  call get_interatomic_vector(q_Col(:,atom2), &
1176 +                                       q_group_Col(:,j), dag, rag)
1177 + #else
1178 +                                  call get_interatomic_vector(q(:,atom2), &
1179 +                                       q_group(:,j), dag, rag)
1180 + #endif
1181 +                                  call add_stress_tensor(dag,fg,tau)                              
1182 +                               endif
1183 +                            endif                            
1184                           enddo
1185                        endif
1063
1064                      if (do_stress) call add_stress_tensor(d_grp, fij)
1186                     endif
1187                  endif
1188               endif
# Line 1194 | Line 1315 | contains
1315                  endif
1316               enddo
1317            endif
1318 +
1319 +          if (do_box_dipole) then
1320 + #ifdef IS_MPI
1321 +             call accumulate_box_dipole(i, eFrame, q(:,i), pChg_local, &
1322 +                  nChg_local, pChgPos_local, nChgPos_local, dipVec_local, &
1323 +                  pChgCount_local, nChgCount_local)
1324 + #else
1325 +             call accumulate_box_dipole(i, eFrame, q(:,i), pChg, nChg, &
1326 +                  pChgPos, nChgPos, dipVec, pChgCount, nChgCount)
1327 + #endif
1328 +          endif
1329         enddo
1330      endif
1331 <    
1331 >
1332   #ifdef IS_MPI
1201    
1333      if (do_pot) then
1334 <       call mpi_allreduce(pot_local, pot, LR_POT_TYPES,mpi_double_precision,mpi_sum, &
1334 > #ifdef SINGLE_PRECISION
1335 >       call mpi_allreduce(pot_local, pot, LR_POT_TYPES,mpi_real,mpi_sum, &
1336              mpi_comm_world,mpi_err)            
1337 + #else
1338 +       call mpi_allreduce(pot_local, pot, LR_POT_TYPES,mpi_double_precision, &
1339 +            mpi_sum, mpi_comm_world,mpi_err)            
1340 + #endif
1341      endif
1342 <    
1343 <    if (do_stress) then
1344 <       call mpi_allreduce(tau_Temp, tau, 9,mpi_double_precision,mpi_sum, &
1345 <            mpi_comm_world,mpi_err)
1346 <       call mpi_allreduce(virial_Temp, virial,1,mpi_double_precision,mpi_sum, &
1347 <            mpi_comm_world,mpi_err)
1348 <    endif
1349 <    
1342 >        
1343 >    if (do_box_dipole) then
1344 >
1345 > #ifdef SINGLE_PRECISION
1346 >       call mpi_allreduce(pChg_local, pChg, 1, mpi_real, mpi_sum, &
1347 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1348 >       call mpi_allreduce(nChg_local, nChg, 1, mpi_real, mpi_sum, &
1349 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1350 >       call mpi_allreduce(pChgCount_local, pChgCount, 1, mpi_integer, mpi_sum,&
1351 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1352 >       call mpi_allreduce(nChgCount_local, nChgCount, 1, mpi_integer, mpi_sum,&
1353 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1354 >       call mpi_allreduce(pChgPos_local, pChgPos, 3, mpi_real, mpi_sum, &
1355 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1356 >       call mpi_allreduce(nChgPos_local, nChgPos, 3, mpi_real, mpi_sum, &
1357 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1358 >       call mpi_allreduce(dipVec_local, dipVec, 3, mpi_real, mpi_sum, &
1359 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1360   #else
1361 <    
1362 <    if (do_stress) then
1363 <       tau = tau_Temp
1364 <       virial = virial_Temp
1361 >       call mpi_allreduce(pChg_local, pChg, 1, mpi_double_precision, mpi_sum, &
1362 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1363 >       call mpi_allreduce(nChg_local, nChg, 1, mpi_double_precision, mpi_sum, &
1364 >            mpi_comm_world, mpi_err)
1365 >       call mpi_allreduce(pChgCount_local, pChgCount, 1, mpi_integer,&
1366 >            mpi_sum, mpi_comm_world, mpi_err)
1367 >       call mpi_allreduce(nChgCount_local, nChgCount, 1, mpi_integer,&
1368 >            mpi_sum, mpi_comm_world, mpi_err)
1369 >       call mpi_allreduce(pChgPos_local, pChgPos, 3, mpi_double_precision, &
1370 >            mpi_sum, mpi_comm_world, mpi_err)
1371 >       call mpi_allreduce(nChgPos_local, nChgPos, 3, mpi_double_precision, &
1372 >            mpi_sum, mpi_comm_world, mpi_err)
1373 >       call mpi_allreduce(dipVec_local, dipVec, 3, mpi_double_precision, &
1374 >            mpi_sum, mpi_comm_world, mpi_err)
1375 > #endif
1376 >
1377      endif
1378      
1379   #endif
1380 <    
1380 >
1381 >    if (do_box_dipole) then
1382 >       ! first load the accumulated dipole moment (if dipoles were present)
1383 >       boxDipole(1) = dipVec(1)
1384 >       boxDipole(2) = dipVec(2)
1385 >       boxDipole(3) = dipVec(3)
1386 >
1387 >       ! now include the dipole moment due to charges
1388 >       ! use the lesser of the positive and negative charge totals
1389 >       if (nChg .le. pChg) then
1390 >          chg_value = nChg
1391 >       else
1392 >          chg_value = pChg
1393 >       endif
1394 >      
1395 >       ! find the average positions
1396 >       if (pChgCount .gt. 0 .and. nChgCount .gt. 0) then
1397 >          pChgPos = pChgPos / pChgCount
1398 >          nChgPos = nChgPos / nChgCount
1399 >       endif
1400 >
1401 >       ! dipole is from the negative to the positive (physics notation)
1402 >       chgVec(1) = pChgPos(1) - nChgPos(1)
1403 >       chgVec(2) = pChgPos(2) - nChgPos(2)
1404 >       chgVec(3) = pChgPos(3) - nChgPos(3)
1405 >
1406 >       boxDipole(1) = boxDipole(1) + chgVec(1) * chg_value
1407 >       boxDipole(2) = boxDipole(2) + chgVec(2) * chg_value
1408 >       boxDipole(3) = boxDipole(3) + chgVec(3) * chg_value
1409 >
1410 >    endif
1411 >
1412    end subroutine do_force_loop
1413  
1414    subroutine do_pair(i, j, rijsq, d, sw, do_pot, &
# Line 1289 | Line 1478 | contains
1478      endif
1479      
1480      if ( iand(iHash, GAYBERNE_LJ).ne.0 ) then
1481 <       call do_gb_lj_pair(i, j, d, r, rijsq, rcut, sw, vpair, fpair, &
1481 >       call do_gb_pair(i, j, d, r, rijsq, sw, vpair, fpair, &
1482              pot(VDW_POT), A, f, t, do_pot)
1483      endif
1484      
# Line 1467 | Line 1656 | contains
1656         call clean_EAM()
1657      endif
1658  
1470    tau_Temp = 0.0_dp
1471    virial_Temp = 0.0_dp
1659    end subroutine zero_work_arrays
1660  
1661    function skipThisPair(atom1, atom2) result(skip_it)
# Line 1573 | Line 1760 | contains
1760  
1761    !! This cleans componets of force arrays belonging only to fortran
1762  
1763 <  subroutine add_stress_tensor(dpair, fpair)
1763 >  subroutine add_stress_tensor(dpair, fpair, tau)
1764  
1765      real( kind = dp ), dimension(3), intent(in) :: dpair, fpair
1766 +    real( kind = dp ), dimension(9), intent(inout) :: tau
1767  
1768      ! because the d vector is the rj - ri vector, and
1769      ! because fx, fy, fz are the force on atom i, we need a
1770      ! negative sign here:  
1771  
1772 <    tau_Temp(1) = tau_Temp(1) - dpair(1) * fpair(1)
1773 <    tau_Temp(2) = tau_Temp(2) - dpair(1) * fpair(2)
1774 <    tau_Temp(3) = tau_Temp(3) - dpair(1) * fpair(3)
1775 <    tau_Temp(4) = tau_Temp(4) - dpair(2) * fpair(1)
1776 <    tau_Temp(5) = tau_Temp(5) - dpair(2) * fpair(2)
1777 <    tau_Temp(6) = tau_Temp(6) - dpair(2) * fpair(3)
1778 <    tau_Temp(7) = tau_Temp(7) - dpair(3) * fpair(1)
1779 <    tau_Temp(8) = tau_Temp(8) - dpair(3) * fpair(2)
1780 <    tau_Temp(9) = tau_Temp(9) - dpair(3) * fpair(3)
1772 >    tau(1) = tau(1) - dpair(1) * fpair(1)
1773 >    tau(2) = tau(2) - dpair(1) * fpair(2)
1774 >    tau(3) = tau(3) - dpair(1) * fpair(3)
1775 >    tau(4) = tau(4) - dpair(2) * fpair(1)
1776 >    tau(5) = tau(5) - dpair(2) * fpair(2)
1777 >    tau(6) = tau(6) - dpair(2) * fpair(3)
1778 >    tau(7) = tau(7) - dpair(3) * fpair(1)
1779 >    tau(8) = tau(8) - dpair(3) * fpair(2)
1780 >    tau(9) = tau(9) - dpair(3) * fpair(3)
1781  
1594    virial_Temp = virial_Temp + &
1595         (tau_Temp(1) + tau_Temp(5) + tau_Temp(9))
1596
1782    end subroutine add_stress_tensor
1783  
1784   end module doForces

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