ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | View Changeset | Root Listing
root/group/trunk/OOPSE/libmdtools/Integrator.cpp
(Generate patch)

Comparing trunk/OOPSE/libmdtools/Integrator.cpp (file contents):
Revision 561 by mmeineke, Fri Jun 20 20:29:36 2003 UTC vs.
Revision 614 by mmeineke, Tue Jul 15 17:57:04 2003 UTC

# Line 72 | Line 72 | void Integrator::checkConstraints( void ){
72      for(int j=0; j<molecules[i].getNBonds(); j++){
73        
74        constrained = theArray[j]->is_constrained();
75 <      
75 >
76        if(constrained){
77 <        
77 >
78          dummy_plug = theArray[j]->get_constraint();
79          temp_con[nConstrained].set_a( dummy_plug->get_a() );
80          temp_con[nConstrained].set_b( dummy_plug->get_b() );
# Line 82 | Line 82 | void Integrator::checkConstraints( void ){
82          
83          nConstrained++;
84          constrained = 0;
85 <      }
85 >      }
86      }
87  
88      theArray = (SRI**) molecules[i].getMyBends();
# Line 137 | Line 137 | void Integrator::checkConstraints( void ){
137        constrainedA[i] = temp_con[i].get_a();
138        constrainedB[i] = temp_con[i].get_b();
139        constrainedDsqr[i] = temp_con[i].get_dsqr();
140 +
141      }
142  
143      
# Line 171 | Line 172 | void Integrator::integrate( void ){
172    int calcPot, calcStress;
173    int isError;
174  
174 –
175 –
175    tStats   = new Thermo( info );
176    statOut  = new StatWriter( info );
177    dumpOut  = new DumpWriter( info );
# Line 211 | Line 210 | void Integrator::integrate( void ){
210    MPIcheckPoint();
211   #endif // is_mpi
212  
214 –
215 –  pos  = Atom::getPosArray();
216 –  vel  = Atom::getVelArray();
217 –  frc  = Atom::getFrcArray();
218 –  trq  = Atom::getTrqArray();
219 –  Amat = Atom::getAmatArray();
220 –
213    while( currTime < runTime ){
214  
215      if( (currTime+dt) >= currStatus ){
# Line 256 | Line 248 | void Integrator::integrate( void ){
248  
249    }
250  
251 <  dumpOut->writeFinal();
251 >  dumpOut->writeFinal(currTime);
252  
253    delete dumpOut;
254    delete statOut;
# Line 272 | Line 264 | void Integrator::integrateStep( int calcPot, int calcS
264    moveA();
265    if( nConstrained ) constrainA();
266  
267 +  
268 + #ifdef IS_MPI
269 +  strcpy( checkPointMsg, "Succesful moveA\n" );
270 +  MPIcheckPoint();
271 + #endif // is_mpi
272 +  
273 +
274    // calc forces
275  
276    myFF->doForces(calcPot,calcStress);
277 +
278 + #ifdef IS_MPI
279 +  strcpy( checkPointMsg, "Succesful doForces\n" );
280 +  MPIcheckPoint();
281 + #endif // is_mpi
282 +  
283  
284    // finish the velocity  half step
285    
286    moveB();
287    if( nConstrained ) constrainB();
288 <  
288 >  
289 > #ifdef IS_MPI
290 >  strcpy( checkPointMsg, "Succesful moveB\n" );
291 >  MPIcheckPoint();
292 > #endif // is_mpi
293 >  
294 >
295   }
296  
297  
298   void Integrator::moveA( void ){
299    
300 <  int i,j,k;
290 <  int atomIndex, aMatIndex;
300 >  int i, j;
301    DirectionalAtom* dAtom;
302 <  double Tb[3];
303 <  double ji[3];
302 >  double Tb[3], ji[3];
303 >  double A[3][3], I[3][3];
304    double angle;
305 +  double vel[3], pos[3], frc[3];
306 +  double mass;
307  
308    for( i=0; i<nAtoms; i++ ){
297 –    atomIndex = i * 3;
298 –    aMatIndex = i * 9;
299 –    
300 –    // velocity half step
301 –    for( j=atomIndex; j<(atomIndex+3); j++ )
302 –      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / atoms[i]->getMass() ) * eConvert;
309  
310 <    // position whole step    
311 <    for( j=atomIndex; j<(atomIndex+3); j++ )
310 >    atoms[i]->getVel( vel );
311 >    atoms[i]->getPos( pos );
312 >    atoms[i]->getFrc( frc );
313 >
314 >    mass = atoms[i]->getMass();
315 >
316 >    for (j=0; j < 3; j++) {
317 >      // velocity half step
318 >      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / mass ) * eConvert;
319 >      // position whole step
320        pos[j] += dt * vel[j];
321 +    }
322  
323 <  
323 >    atoms[i]->setVel( vel );
324 >    atoms[i]->setPos( pos );
325 >
326      if( atoms[i]->isDirectional() ){
327  
328        dAtom = (DirectionalAtom *)atoms[i];
329            
330        // get and convert the torque to body frame
331        
332 <      Tb[0] = dAtom->getTx();
316 <      Tb[1] = dAtom->getTy();
317 <      Tb[2] = dAtom->getTz();
318 <      
332 >      dAtom->getTrq( Tb );
333        dAtom->lab2Body( Tb );
334 <      
334 >
335        // get the angular momentum, and propagate a half step
336 +
337 +      dAtom->getJ( ji );
338 +
339 +      for (j=0; j < 3; j++)
340 +        ji[j] += (dt2 * Tb[j]) * eConvert;
341        
323 –      ji[0] = dAtom->getJx() + ( dt2 * Tb[0] ) * eConvert;
324 –      ji[1] = dAtom->getJy() + ( dt2 * Tb[1] ) * eConvert;
325 –      ji[2] = dAtom->getJz() + ( dt2 * Tb[2] ) * eConvert;
326 –      
342        // use the angular velocities to propagate the rotation matrix a
343        // full time step
344 <      
344 >
345 >      dAtom->getA(A);
346 >      dAtom->getI(I);
347 >    
348        // rotate about the x-axis      
349 <      angle = dt2 * ji[0] / dAtom->getIxx();
350 <      this->rotate( 1, 2, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
351 <      
349 >      angle = dt2 * ji[0] / I[0][0];
350 >      this->rotate( 1, 2, angle, ji, A );
351 >
352        // rotate about the y-axis
353 <      angle = dt2 * ji[1] / dAtom->getIyy();
354 <      this->rotate( 2, 0, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
353 >      angle = dt2 * ji[1] / I[1][1];
354 >      this->rotate( 2, 0, angle, ji, A );
355        
356        // rotate about the z-axis
357 <      angle = dt * ji[2] / dAtom->getIzz();
358 <      this->rotate( 0, 1, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
357 >      angle = dt * ji[2] / I[2][2];
358 >      this->rotate( 0, 1, angle, ji, A);
359        
360        // rotate about the y-axis
361 <      angle = dt2 * ji[1] / dAtom->getIyy();
362 <      this->rotate( 2, 0, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
361 >      angle = dt2 * ji[1] / I[1][1];
362 >      this->rotate( 2, 0, angle, ji, A );
363        
364         // rotate about the x-axis
365 <      angle = dt2 * ji[0] / dAtom->getIxx();
366 <      this->rotate( 1, 2, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
365 >      angle = dt2 * ji[0] / I[0][0];
366 >      this->rotate( 1, 2, angle, ji, A );
367        
368 <      dAtom->setJx( ji[0] );
369 <      dAtom->setJy( ji[1] );
370 <      dAtom->setJz( ji[2] );
371 <    }
372 <    
368 >
369 >      dAtom->setJ( ji );
370 >      dAtom->setA( A  );
371 >          
372 >    }    
373    }
374   }
375  
376  
377   void Integrator::moveB( void ){
378 <  int i,j,k;
361 <  int atomIndex;
378 >  int i, j;
379    DirectionalAtom* dAtom;
380 <  double Tb[3];
381 <  double ji[3];
380 >  double Tb[3], ji[3];
381 >  double vel[3], frc[3];
382 >  double mass;
383  
384    for( i=0; i<nAtoms; i++ ){
385 <    atomIndex = i * 3;
385 >
386 >    atoms[i]->getVel( vel );
387 >    atoms[i]->getFrc( frc );
388  
389 <    // velocity half step
370 <    for( j=atomIndex; j<(atomIndex+3); j++ )
371 <      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / atoms[i]->getMass() ) * eConvert;
389 >    mass = atoms[i]->getMass();
390  
391 +    // velocity half step
392 +    for (j=0; j < 3; j++)
393 +      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / mass ) * eConvert;
394 +    
395 +    atoms[i]->setVel( vel );
396 +
397      if( atoms[i]->isDirectional() ){
398 <      
398 >
399        dAtom = (DirectionalAtom *)atoms[i];
400 <      
401 <      // get and convert the torque to body frame
402 <      
403 <      Tb[0] = dAtom->getTx();
380 <      Tb[1] = dAtom->getTy();
381 <      Tb[2] = dAtom->getTz();
382 <      
400 >
401 >      // get and convert the torque to body frame      
402 >
403 >      dAtom->getTrq( Tb );
404        dAtom->lab2Body( Tb );
405 +
406 +      // get the angular momentum, and propagate a half step
407 +
408 +      dAtom->getJ( ji );
409 +
410 +      for (j=0; j < 3; j++)
411 +        ji[j] += (dt2 * Tb[j]) * eConvert;
412        
413 <      // get the angular momentum, and complete the angular momentum
414 <      // half step
387 <      
388 <      ji[0] = dAtom->getJx() + ( dt2 * Tb[0] ) * eConvert;
389 <      ji[1] = dAtom->getJy() + ( dt2 * Tb[1] ) * eConvert;
390 <      ji[2] = dAtom->getJz() + ( dt2 * Tb[2] ) * eConvert;
391 <      
392 <      dAtom->setJx( ji[0] );
393 <      dAtom->setJy( ji[1] );
394 <      dAtom->setJz( ji[2] );
413 >
414 >      dAtom->setJ( ji );
415      }
416    }
397 –
417   }
418  
419   void Integrator::preMove( void ){
420 <  int i;
420 >  int i, j;
421 >  double pos[3];
422  
423    if( nConstrained ){
424  
425 < //    if( oldAtoms != nAtoms ){
426 <      
427 < //       // save oldAtoms to check for lode balanceing later on.
408 <      
409 < //       oldAtoms = nAtoms;
410 <      
411 < //       delete[] moving;
412 < //       delete[] moved;
413 < //       delete[] oldPos;
414 <      
415 < //       moving = new int[nAtoms];
416 < //       moved  = new int[nAtoms];
417 <      
418 < //       oldPos = new double[nAtoms*3];
419 < //     }
420 <  
421 <    for(i=0; i<(nAtoms*3); i++) oldPos[i] = pos[i];
422 <  }
423 < }  
425 >    for(i=0; i < nAtoms; i++) {
426 >
427 >      atoms[i]->getPos( pos );
428  
429 +      for (j = 0; j < 3; j++) {        
430 +        oldPos[3*i + j] = pos[j];
431 +      }
432 +
433 +    }
434 +  }  
435 + }
436 +
437   void Integrator::constrainA(){
438  
439    int i,j,k;
440    int done;
441 <  double pxab, pyab, pzab;
442 <  double rxab, ryab, rzab;
443 <  int a, b;
441 >  double posA[3], posB[3];
442 >  double velA[3], velB[3];
443 >  double pab[3];
444 >  double rab[3];
445 >  int a, b, ax, ay, az, bx, by, bz;
446    double rma, rmb;
447    double dx, dy, dz;
448    double rpab;
# Line 437 | Line 451 | void Integrator::constrainA(){
451    double gab;
452    int iteration;
453  
454 <
441 <  
442 <  for( i=0; i<nAtoms; i++){
443 <    
454 >  for( i=0; i<nAtoms; i++){    
455      moving[i] = 0;
456      moved[i]  = 1;
457    }
458 <  
448 <  
458 >
459    iteration = 0;
460    done = 0;
461    while( !done && (iteration < maxIteration )){
# Line 455 | Line 465 | void Integrator::constrainA(){
465  
466        a = constrainedA[i];
467        b = constrainedB[i];
468 <    
468 >      
469 >      ax = (a*3) + 0;
470 >      ay = (a*3) + 1;
471 >      az = (a*3) + 2;
472 >
473 >      bx = (b*3) + 0;
474 >      by = (b*3) + 1;
475 >      bz = (b*3) + 2;
476 >
477        if( moved[a] || moved[b] ){
478 <        
479 <        pxab = pos[3*a+0] - pos[3*b+0];
480 <        pyab = pos[3*a+1] - pos[3*b+1];
481 <        pzab = pos[3*a+2] - pos[3*b+2];
478 >        
479 >        atoms[a]->getPos( posA );
480 >        atoms[b]->getPos( posB );
481 >        
482 >        for (j = 0; j < 3; j++ )
483 >          pab[j] = posA[j] - posB[j];
484 >        
485 >        //periodic boundary condition
486  
487 <        //periodic boundary condition
488 <        pxab = pxab - info->box_x * copysign(1, pxab)
489 <          * int( fabs(pxab) / info->box_x + 0.5);
490 <        pyab = pyab - info->box_y * copysign(1, pyab)
469 <          * int( fabs(pyab) / info->box_y + 0.5);
470 <        pzab = pzab - info->box_z * copysign(1, pzab)
471 <          * int( fabs(pzab) / info->box_z + 0.5);
472 <      
473 <        pabsq = pxab * pxab + pyab * pyab + pzab * pzab;
487 >        info->wrapVector( pab );
488 >
489 >        pabsq = pab[0] * pab[0] + pab[1] * pab[1] + pab[2] * pab[2];
490 >
491          rabsq = constrainedDsqr[i];
492 <        diffsq = pabsq - rabsq;
492 >        diffsq = rabsq - pabsq;
493  
494          // the original rattle code from alan tidesley
495 <        if (fabs(diffsq) > tol*rabsq*2) {
496 <          rxab = oldPos[3*a+0] - oldPos[3*b+0];
497 <          ryab = oldPos[3*a+1] - oldPos[3*b+1];
498 <          rzab = oldPos[3*a+2] - oldPos[3*b+2];
482 <
483 <          rxab = rxab - info->box_x * copysign(1, rxab)
484 <            * int( fabs(rxab) / info->box_x + 0.5);
485 <          ryab = ryab - info->box_y * copysign(1, ryab)
486 <            * int( fabs(ryab) / info->box_y + 0.5);
487 <          rzab = rzab - info->box_z * copysign(1, rzab)
488 <            * int( fabs(rzab) / info->box_z + 0.5);
495 >        if (fabs(diffsq) > (tol*rabsq*2)) {
496 >          rab[0] = oldPos[ax] - oldPos[bx];
497 >          rab[1] = oldPos[ay] - oldPos[by];
498 >          rab[2] = oldPos[az] - oldPos[bz];
499  
500 <          rpab = rxab * pxab + ryab * pyab + rzab * pzab;
500 >          info->wrapVector( rab );
501 >
502 >          rpab = rab[0] * pab[0] + rab[1] * pab[1] + rab[2] * pab[2];
503 >
504            rpabsq = rpab * rpab;
505  
506  
507            if (rpabsq < (rabsq * -diffsq)){
508 +
509   #ifdef IS_MPI
510              a = atoms[a]->getGlobalIndex();
511              b = atoms[b]->getGlobalIndex();
512   #endif //is_mpi
513              sprintf( painCave.errMsg,
514 <                     "Constraint failure in constrainA at atom %d and %d\n.",
514 >                     "Constraint failure in constrainA at atom %d and %d.\n",
515                       a, b );
516              painCave.isFatal = 1;
517              simError();
# Line 505 | Line 519 | void Integrator::constrainA(){
519  
520            rma = 1.0 / atoms[a]->getMass();
521            rmb = 1.0 / atoms[b]->getMass();
522 <          
522 >
523            gab = diffsq / ( 2.0 * ( rma + rmb ) * rpab );
510 –          dx = rxab * gab;
511 –          dy = ryab * gab;
512 –          dz = rzab * gab;
524  
525 <          pos[3*a+0] += rma * dx;
526 <          pos[3*a+1] += rma * dy;
527 <          pos[3*a+2] += rma * dz;
525 >          dx = rab[0] * gab;
526 >          dy = rab[1] * gab;
527 >          dz = rab[2] * gab;
528  
529 <          pos[3*b+0] -= rmb * dx;
530 <          pos[3*b+1] -= rmb * dy;
531 <          pos[3*b+2] -= rmb * dz;
529 >          posA[0] += rma * dx;
530 >          posA[1] += rma * dy;
531 >          posA[2] += rma * dz;
532  
533 +          atoms[a]->setPos( posA );
534 +
535 +          posB[0] -= rmb * dx;
536 +          posB[1] -= rmb * dy;
537 +          posB[2] -= rmb * dz;
538 +
539 +          atoms[b]->setPos( posB );
540 +
541            dx = dx / dt;
542            dy = dy / dt;
543            dz = dz / dt;
544  
545 <          vel[3*a+0] += rma * dx;
527 <          vel[3*a+1] += rma * dy;
528 <          vel[3*a+2] += rma * dz;
545 >          atoms[a]->getVel( velA );
546  
547 <          vel[3*b+0] -= rmb * dx;
548 <          vel[3*b+1] -= rmb * dy;
549 <          vel[3*b+2] -= rmb * dz;
547 >          velA[0] += rma * dx;
548 >          velA[1] += rma * dy;
549 >          velA[2] += rma * dz;
550  
551 +          atoms[a]->setVel( velA );
552 +
553 +          atoms[b]->getVel( velB );
554 +
555 +          velB[0] -= rmb * dx;
556 +          velB[1] -= rmb * dy;
557 +          velB[2] -= rmb * dz;
558 +
559 +          atoms[b]->setVel( velB );
560 +
561            moving[a] = 1;
562            moving[b] = 1;
563            done = 0;
# Line 562 | Line 589 | void Integrator::constrainB( void ){
589    
590    int i,j,k;
591    int done;
592 +  double posA[3], posB[3];
593 +  double velA[3], velB[3];
594    double vxab, vyab, vzab;
595 <  double rxab, ryab, rzab;
596 <  int a, b;
595 >  double rab[3];
596 >  int a, b, ax, ay, az, bx, by, bz;
597    double rma, rmb;
598    double dx, dy, dz;
599    double rabsq, pabsq, rvab;
# Line 581 | Line 610 | void Integrator::constrainB( void ){
610    iteration = 0;
611    while( !done && (iteration < maxIteration ) ){
612  
613 +    done = 1;
614 +
615      for(i=0; i<nConstrained; i++){
616        
617        a = constrainedA[i];
618        b = constrainedB[i];
619  
620 +      ax = (a*3) + 0;
621 +      ay = (a*3) + 1;
622 +      az = (a*3) + 2;
623 +
624 +      bx = (b*3) + 0;
625 +      by = (b*3) + 1;
626 +      bz = (b*3) + 2;
627 +
628        if( moved[a] || moved[b] ){
590 –        
591 –        vxab = vel[3*a+0] - vel[3*b+0];
592 –        vyab = vel[3*a+1] - vel[3*b+1];
593 –        vzab = vel[3*a+2] - vel[3*b+2];
629  
630 <        rxab = pos[3*a+0] - pos[3*b+0];
631 <        ryab = pos[3*a+1] - pos[3*b+1];
632 <        rzab = pos[3*a+2] - pos[3*b+2];
633 <        
634 <        rxab = rxab - info->box_x * copysign(1, rxab)
635 <          * int( fabs(rxab) / info->box_x + 0.5);
601 <        ryab = ryab - info->box_y * copysign(1, ryab)
602 <          * int( fabs(ryab) / info->box_y + 0.5);
603 <        rzab = rzab - info->box_z * copysign(1, rzab)
604 <          * int( fabs(rzab) / info->box_z + 0.5);
630 >        atoms[a]->getVel( velA );
631 >        atoms[b]->getVel( velB );
632 >          
633 >        vxab = velA[0] - velB[0];
634 >        vyab = velA[1] - velB[1];
635 >        vzab = velA[2] - velB[2];
636  
637 +        atoms[a]->getPos( posA );
638 +        atoms[b]->getPos( posB );
639 +
640 +        for (j = 0; j < 3; j++)
641 +          rab[j] = posA[j] - posB[j];
642 +          
643 +        info->wrapVector( rab );
644 +        
645          rma = 1.0 / atoms[a]->getMass();
646          rmb = 1.0 / atoms[b]->getMass();
647  
648 <        rvab = rxab * vxab + ryab * vyab + rzab * vzab;
648 >        rvab = rab[0] * vxab + rab[1] * vyab + rab[2] * vzab;
649            
650          gab = -rvab / ( ( rma + rmb ) * constrainedDsqr[i] );
651  
652          if (fabs(gab) > tol) {
653            
654 <          dx = rxab * gab;
655 <          dy = ryab * gab;
656 <          dz = rzab * gab;
657 <          
658 <          vel[3*a+0] += rma * dx;
659 <          vel[3*a+1] += rma * dy;
660 <          vel[3*a+2] += rma * dz;
654 >          dx = rab[0] * gab;
655 >          dy = rab[1] * gab;
656 >          dz = rab[2] * gab;
657 >        
658 >          velA[0] += rma * dx;
659 >          velA[1] += rma * dy;
660 >          velA[2] += rma * dz;
661  
662 <          vel[3*b+0] -= rmb * dx;
663 <          vel[3*b+1] -= rmb * dy;
664 <          vel[3*b+2] -= rmb * dz;
662 >          atoms[a]->setVel( velA );
663 >
664 >          velB[0] -= rmb * dx;
665 >          velB[1] -= rmb * dy;
666 >          velB[2] -= rmb * dz;
667 >
668 >          atoms[b]->setVel( velB );
669            
670            moving[a] = 1;
671            moving[b] = 1;
# Line 638 | Line 681 | void Integrator::constrainB( void ){
681      
682      iteration++;
683    }
684 <
684 >  
685    if( !done ){
686  
687    
# Line 651 | Line 694 | void Integrator::constrainB( void ){
694  
695   }
696  
654 –
655 –
656 –
657 –
658 –
659 –
697   void Integrator::rotate( int axes1, int axes2, double angle, double ji[3],
698 <                         double A[9] ){
698 >                         double A[3][3] ){
699  
700    int i,j,k;
701    double sinAngle;
# Line 674 | Line 711 | void Integrator::rotate( int axes1, int axes2, double
711  
712    for(i=0; i<3; i++){
713      for(j=0; j<3; j++){
714 <      tempA[j][i] = A[3*i + j];
714 >      tempA[j][i] = A[i][j];
715      }
716    }
717  
# Line 731 | Line 768 | void Integrator::rotate( int axes1, int axes2, double
768  
769    for(i=0; i<3; i++){
770      for(j=0; j<3; j++){
771 <      A[3*j + i] = 0.0;
771 >      A[j][i] = 0.0;
772        for(k=0; k<3; k++){
773 <        A[3*j + i] += tempA[i][k] * rot[j][k];
773 >        A[j][i] += tempA[i][k] * rot[j][k];
774        }
775      }
776    }

Diff Legend

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