feat(mean_field): added initial implementation
note this implementation lacks many tests
This commit is contained in:
95
libmeanfield/interface/mapping/coefficients.cppm
Normal file
95
libmeanfield/interface/mapping/coefficients.cppm
Normal file
@@ -0,0 +1,95 @@
|
||||
module;
|
||||
#include "mean_field.h"
|
||||
|
||||
export module mean_field:mapping.coefficients;
|
||||
export import :mapping.domain_mapper;
|
||||
export import :mapping.types;
|
||||
|
||||
export namespace mean_field::mapping {
|
||||
class MappedScalarCoefficient : public mfem::Coefficient {
|
||||
public:
|
||||
MappedScalarCoefficient(
|
||||
const DomainMapper &map,
|
||||
mfem::Coefficient &coeff,
|
||||
COORDINATE_SPACE coord_space = COORDINATE_SPACE::PHYSICAL
|
||||
);
|
||||
|
||||
double Eval(
|
||||
mfem::ElementTransformation &T,
|
||||
const mfem::IntegrationPoint &ip
|
||||
) override;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
static double eval_at_point(
|
||||
mfem::Coefficient &c,
|
||||
mfem::ElementTransformation &T,
|
||||
const mfem::IntegrationPoint &ip
|
||||
);
|
||||
|
||||
private:
|
||||
const DomainMapper &m_map;
|
||||
mfem::Coefficient &m_coeff;
|
||||
COORDINATE_SPACE m_coord_space;
|
||||
};
|
||||
|
||||
class MappedDiffusionCoefficient : public mfem::MatrixCoefficient {
|
||||
public:
|
||||
MappedDiffusionCoefficient(
|
||||
const DomainMapper &map,
|
||||
mfem::Coefficient &sigma,
|
||||
int dim
|
||||
);
|
||||
|
||||
MappedDiffusionCoefficient(
|
||||
const DomainMapper &map,
|
||||
mfem::MatrixCoefficient &sigma
|
||||
);
|
||||
|
||||
void Eval(mfem::DenseMatrix &K, mfem::ElementTransformation &T, const mfem::IntegrationPoint &ip) override;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
const DomainMapper &m_map;
|
||||
mfem::Coefficient *m_scalar;
|
||||
mfem::MatrixCoefficient *m_tensor;
|
||||
};
|
||||
|
||||
class MappedVectorCoefficient : public mfem::VectorCoefficient {
|
||||
public:
|
||||
MappedVectorCoefficient(
|
||||
const DomainMapper &map,
|
||||
mfem::VectorCoefficient &coeff
|
||||
);
|
||||
|
||||
void Eval(mfem::Vector &V, mfem::ElementTransformation &T, const mfem::IntegrationPoint &ip) override;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
const DomainMapper &m_map;
|
||||
mfem::VectorCoefficient &m_coeff;
|
||||
};
|
||||
|
||||
class PhysicalPositionFunctionCoefficient : public mfem::Coefficient {
|
||||
public:
|
||||
using Func = std::function<double(const mfem::Vector &x)>;
|
||||
|
||||
PhysicalPositionFunctionCoefficient(
|
||||
const DomainMapper &map,
|
||||
Func f
|
||||
);
|
||||
|
||||
double Eval(mfem::ElementTransformation &T, const mfem::IntegrationPoint &ip) override;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
Func m_f;
|
||||
const DomainMapper &m_map;
|
||||
};
|
||||
|
||||
class MappedHDivMassCoefficient final : public mfem::MatrixCoefficient {
|
||||
public:
|
||||
MappedHDivMassCoefficient(const DomainMapper& map, const int dim);
|
||||
|
||||
void Eval(mfem::DenseMatrix& matrix, mfem::ElementTransformation& transformation, const mfem::IntegrationPoint& integration_point) override;
|
||||
private:
|
||||
const DomainMapper& m_map;
|
||||
|
||||
};
|
||||
}
|
||||
103
libmeanfield/interface/mapping/domain_mapper.cppm
Normal file
103
libmeanfield/interface/mapping/domain_mapper.cppm
Normal file
@@ -0,0 +1,103 @@
|
||||
module;
|
||||
|
||||
#include "mean_field.h"
|
||||
|
||||
export module mean_field:mapping.domain_mapper;
|
||||
|
||||
export namespace mean_field::mapping {
|
||||
class DomainMapper {
|
||||
public:
|
||||
struct VolumeQuadratureContext {
|
||||
mfem::DenseMatrix J_inv;
|
||||
double detJ;
|
||||
double weight;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct FaceQuadratureContext {
|
||||
mfem::Vector normal;
|
||||
double ds;
|
||||
double v_dot_n_scale;
|
||||
};
|
||||
|
||||
public:
|
||||
explicit DomainMapper(const double r_star_ref, const double r_inf_ref);
|
||||
|
||||
explicit DomainMapper(const mfem::GridFunction &d, const double r_star_ref, const double r_inf_ref);
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] bool is_vacuum(const mfem::ElementTransformation &T) const;
|
||||
|
||||
void SetDisplacement(const mfem::GridFunction &d);
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] bool IsIdentity() const;
|
||||
|
||||
void ResetDisplacement();
|
||||
|
||||
void ComputeJacobian(mfem::ElementTransformation &T, mfem::DenseMatrix &J) const;
|
||||
|
||||
double ComputeDetJ(mfem::ElementTransformation &T, const mfem::IntegrationPoint &ip) const;
|
||||
|
||||
void ComputeMappedDiffusionTensor(mfem::ElementTransformation &T, mfem::DenseMatrix &D) const;
|
||||
|
||||
void ComputeInverseJacobian(mfem::ElementTransformation &T, mfem::DenseMatrix &JInv) const;
|
||||
|
||||
VolumeQuadratureContext GetQuadratureContext(mfem::ElementTransformation &T, const mfem::IntegrationPoint &ip) const;
|
||||
|
||||
FaceQuadratureContext GetFaceQuadratureContext(mfem::FaceElementTransformations &T, const mfem::IntegrationPoint &ip) const;
|
||||
|
||||
void GetPhysicalPoint(mfem::ElementTransformation &T, const mfem::IntegrationPoint &ip, mfem::Vector &x_phys) const;
|
||||
|
||||
void GetVectorValue(const int i, const mfem::IntegrationPoint &ip, mfem::Vector &val) const;
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] const mfem::GridFunction *GetDisplacement() const;
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] double GetPhysInfRadius() const;
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] size_t GetCacheHits() const;
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] size_t GetCacheMisses() const;
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] double GetCacheHitRate() const;
|
||||
|
||||
void ResetCacheStats() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
void InitAllScratchSpaces() const;
|
||||
|
||||
void ApplyKelvinMapping(const mfem::Vector &x_ref, mfem::Vector &x_phys) const;
|
||||
|
||||
void ComputeKelvinJacobian(const mfem::Vector &x_ref, const mfem::Vector &x_disp, const mfem::DenseMatrix &J_D, mfem::DenseMatrix &J) const;
|
||||
|
||||
void InvalidateCache() const;
|
||||
|
||||
void UpdateElementCache(const mfem::ElementTransformation &T) const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
const mfem::GridFunction *m_d;
|
||||
std::unique_ptr<mfem::GridFunction> m_internal_d;
|
||||
const int m_dim{3};
|
||||
const int m_vacuum_attr{3};
|
||||
const double m_r_star_ref{1.0};
|
||||
const double m_r_inf_ref{2.0};
|
||||
const double m_xi_clamp{0.9999};
|
||||
|
||||
mutable int m_cached_elem_id{-1};
|
||||
mutable int m_cached_elem_type{mfem::ElementTransformation::ELEMENT};
|
||||
mutable const mfem::FiniteElement *m_fe{nullptr};
|
||||
|
||||
mutable mfem::Vector m_elem_dofs;
|
||||
mutable mfem::DenseMatrix m_dof_mat;
|
||||
mutable mfem::DenseMatrix m_dshape;
|
||||
mutable mfem::Vector m_shape;
|
||||
|
||||
mutable size_t m_cache_hits{0};
|
||||
mutable size_t m_cache_misses{0};
|
||||
|
||||
mutable mfem::DenseMatrix m_J_D;
|
||||
mutable mfem::DenseMatrix m_J_temp;
|
||||
mutable mfem::DenseMatrix m_JInv_temp;
|
||||
mutable mfem::Vector m_x_ref;
|
||||
mutable mfem::Vector m_x_disp;
|
||||
mutable mfem::Vector m_d_val;
|
||||
};
|
||||
|
||||
}
|
||||
10
libmeanfield/interface/mapping/types.cppm
Normal file
10
libmeanfield/interface/mapping/types.cppm
Normal file
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
module;
|
||||
#include <cstdint>
|
||||
export module mean_field:mapping.types;
|
||||
|
||||
namespace mean_field::mapping {
|
||||
enum class COORDINATE_SPACE : uint8_t {
|
||||
PHYSICAL,
|
||||
REFERENCE
|
||||
};
|
||||
}
|
||||
Reference in New Issue
Block a user