feat(libmeanfield): centrifugal + pressure
This commit is contained in:
@@ -1,53 +1,110 @@
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module;
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#include <array>
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#include <mfem.hpp>
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module mean_field;
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import :mapping.coefficients;
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namespace {
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template <typename FormT>
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const mfem::IntegrationRule &get_density_rule(
|
||||
const mean_field::fem::FEM &fem,
|
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const mfem::ElementTransformation &transformation,
|
||||
const std::array<
|
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int,
|
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FormT::dynamicOrderCount> &dynamic_orders = {},
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const mean_field::utils::DOMAINS domain =
|
||||
mean_field::utils::DOMAINS::ALL
|
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) {
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using DensityField =
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mean_field::field::Field<mean_field::field::Density>;
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const mean_field::quadrature::Query query =
|
||||
DensityField::make_query<FormT>(
|
||||
mean_field::quadrature::QuadratureRole::diagnostic,
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||||
transformation.OrderW(), dynamic_orders, domain,
|
||||
fem.has_mapping() ? mean_field::quadrature::MappingKind::general
|
||||
: mean_field::quadrature::MappingKind::none
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);
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return *fem.quadratureFactory
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->get(query, transformation.GetGeometryType())
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.integration_rule;
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}
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} // namespace
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namespace mean_field::analysis {
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||||
double domain_integrate_grid_function(const fem::FEM &fem, const mfem::GridFunction &gf, utils::DOMAINS domain, mapping::COORDINATE_SPACE coord_space) {
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||||
mfem::LinearForm lf(fem.H1_fes.get());
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||||
double domain_integrate_grid_function(
|
||||
const fem::FEM &fem,
|
||||
const mfem::GridFunction &gf,
|
||||
utils::DOMAINS domain,
|
||||
mapping::COORDINATE_SPACE coord_space
|
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) {
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||||
mfem::LinearForm lf(fem.densityFes.get());
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||||
mfem::GridFunctionCoefficient gf_c(&gf);
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||||
double local_integral;
|
||||
mfem::Array<int> elem_markers;
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||||
populate_element_mask(fem.mesh.get(), domain, elem_markers);
|
||||
const mfem::ElementTransformation &representative_transformation =
|
||||
*fem.mesh->GetElementTransformation(0);
|
||||
const mfem::IntegrationRule &integration_rule =
|
||||
get_density_rule<field::Density::Form::MassConservation>(
|
||||
fem, representative_transformation, {}, domain
|
||||
);
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||||
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||||
if (fem.has_mapping() && coord_space == mapping::COORDINATE_SPACE::PHYSICAL) {
|
||||
if (fem.has_mapping() &&
|
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coord_space == mapping::COORDINATE_SPACE::PHYSICAL) {
|
||||
mapping::MappedScalarCoefficient mapped_gf_c(*fem.mapping, gf_c);
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||||
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||||
// ReSharper disable once CppDFAMemoryLeak // Disabled because MFEM takes ownership so memory is not leaked
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||||
// ReSharper disable once CppDFAMemoryLeak // Disabled because MFEM
|
||||
// takes ownership so memory is not leaked
|
||||
auto *lf_integrator = new mfem::DomainLFIntegrator(mapped_gf_c);
|
||||
lf_integrator->SetIntRule(fem.int_rule.get());
|
||||
lf_integrator->SetIntRule(&integration_rule);
|
||||
lf.AddDomainIntegrator(lf_integrator, elem_markers);
|
||||
lf.Assemble();
|
||||
|
||||
|
||||
local_integral = lf.Sum();
|
||||
} else {
|
||||
if (coord_space == mapping::COORDINATE_SPACE::PHYSICAL) {
|
||||
MFEM_ABORT(
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||||
"Physical evaluation mode requested but no mapping provided. Check domain bounds and mapping setup.");
|
||||
"Physical evaluation mode requested but no mapping "
|
||||
"provided. Check "
|
||||
"domain bounds and mapping setup."
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
lf.AddDomainIntegrator(new mfem::DomainLFIntegrator(gf_c), elem_markers);
|
||||
auto *lf_integrator = new mfem::DomainLFIntegrator(gf_c);
|
||||
lf_integrator->SetIntRule(&integration_rule);
|
||||
lf.AddDomainIntegrator(lf_integrator, elem_markers);
|
||||
lf.Assemble();
|
||||
local_integral = lf.Sum();
|
||||
}
|
||||
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||||
double global_integral = 0.0;
|
||||
MPI_Allreduce(&local_integral, &global_integral, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, fem.H1_fes->GetComm());
|
||||
MPI_Allreduce(
|
||||
&local_integral, &global_integral, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM,
|
||||
fem.mesh->GetComm()
|
||||
);
|
||||
return global_integral;
|
||||
}
|
||||
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||||
mfem::Vector get_com(const fem::FEM &fem, const mfem::GridFunction &rho) {
|
||||
mfem::Vector get_com(
|
||||
const fem::FEM &fem,
|
||||
const mfem::GridFunction &rho
|
||||
) {
|
||||
const int dim = fem.mesh->Dimension();
|
||||
mfem::Vector local_com(dim);
|
||||
local_com = 0.0;
|
||||
local_com = 0.0;
|
||||
double local_mass = 0.0;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < fem.H1_fes->GetNE(); ++i) {
|
||||
if (fem.mesh->GetAttribute(i) == 3) continue;
|
||||
mfem::ElementTransformation *trans = fem.H1_fes->GetElementTransformation(i);
|
||||
const mfem::IntegrationRule &ir = *fem.int_rule;
|
||||
for (int i = 0; i < fem.mesh->GetNE(); ++i) {
|
||||
if (fem.mesh->GetAttribute(i) == 3)
|
||||
continue;
|
||||
mfem::ElementTransformation *trans =
|
||||
fem.mesh->GetElementTransformation(i);
|
||||
const mfem::IntegrationRule &ir =
|
||||
get_density_rule<field::Density::Form::CenterOfMass>(
|
||||
fem, *trans, std::array<int, 1>{1}, utils::DOMAINS::STELLAR
|
||||
);
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||||
|
||||
for (int j = 0; j < ir.GetNPoints(); ++j) {
|
||||
const mfem::IntegrationPoint &ip = ir.IntPoint(j);
|
||||
@@ -77,11 +134,14 @@ namespace mean_field::analysis {
|
||||
|
||||
double global_mass = 0.0;
|
||||
mfem::Vector global_com(dim);
|
||||
MPI_Comm comm = fem.H1_fes->GetComm();
|
||||
MPI_Comm comm = fem.mesh->GetComm();
|
||||
|
||||
MPI_Allreduce(&local_mass, &global_mass, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, comm);
|
||||
|
||||
MPI_Allreduce(local_com.GetData(), global_com.GetData(), dim, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, comm);
|
||||
MPI_Allreduce(
|
||||
local_com.GetData(), global_com.GetData(), dim, MPI_DOUBLE, MPI_SUM,
|
||||
comm
|
||||
);
|
||||
|
||||
if (global_mass > 1e-18) {
|
||||
global_com /= global_mass;
|
||||
@@ -92,19 +152,32 @@ namespace mean_field::analysis {
|
||||
return global_com;
|
||||
}
|
||||
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||||
void conserve_mass(const fem::FEM &fem, mfem::GridFunction &rho, const double target_mass) {
|
||||
if (const double current_mass = domain_integrate_grid_function(fem, rho, utils::DOMAINS::STELLAR); current_mass > 1e-15)
|
||||
void conserve_mass(
|
||||
const fem::FEM &fem,
|
||||
mfem::GridFunction &rho,
|
||||
const double target_mass
|
||||
) {
|
||||
if (const double current_mass = domain_integrate_grid_function(
|
||||
fem, rho, utils::DOMAINS::STELLAR
|
||||
);
|
||||
current_mass > 1e-15)
|
||||
rho *= (target_mass / current_mass);
|
||||
}
|
||||
|
||||
double get_moment_of_inertia(const fem::FEM &fem, const mfem::GridFunction &rho) {
|
||||
double get_moment_of_inertia(
|
||||
const fem::FEM &fem,
|
||||
const mfem::GridFunction &rho
|
||||
) {
|
||||
auto s2_func = [](const mfem::Vector &x) {
|
||||
return std::pow(x(0), 2) + std::pow(x(1), 2);
|
||||
};
|
||||
|
||||
std::unique_ptr<mfem::Coefficient> s2_coeff;
|
||||
if (fem.has_mapping()) {
|
||||
s2_coeff = std::make_unique<mapping::PhysicalPositionFunctionCoefficient>(*fem.mapping, s2_func);
|
||||
s2_coeff =
|
||||
std::make_unique<mapping::PhysicalPositionFunctionCoefficient>(
|
||||
*fem.mapping, s2_func
|
||||
);
|
||||
} else {
|
||||
s2_coeff = std::make_unique<mfem::FunctionCoefficient>(s2_func);
|
||||
}
|
||||
@@ -112,53 +185,82 @@ namespace mean_field::analysis {
|
||||
mfem::GridFunctionCoefficient rho_coeff(&rho);
|
||||
mfem::ProductCoefficient I_integrand(rho_coeff, *s2_coeff);
|
||||
|
||||
mfem::LinearForm I_lf(fem.H1_fes.get());
|
||||
mfem::LinearForm I_lf(fem.densityFes.get());
|
||||
const mfem::ElementTransformation &representative_transformation =
|
||||
*fem.mesh->GetElementTransformation(0);
|
||||
const mfem::IntegrationRule &integration_rule =
|
||||
get_density_rule<field::Density::Form::Quadrupole>(
|
||||
fem, representative_transformation, std::array<int, 1>{2},
|
||||
utils::DOMAINS::STELLAR
|
||||
);
|
||||
mfem::Array<int> stellar_markers;
|
||||
populate_element_mask(
|
||||
fem.mesh.get(), utils::DOMAINS::STELLAR, stellar_markers
|
||||
);
|
||||
|
||||
double I = 0.0;
|
||||
// TODO: Need to filter here to just the stellar domain and also update the IntRule
|
||||
double local_I = 0.0;
|
||||
if (fem.has_mapping()) {
|
||||
mapping::MappedScalarCoefficient mapped_integrand(*fem.mapping, I_integrand);
|
||||
I_lf.AddDomainIntegrator(new mfem::DomainLFIntegrator(mapped_integrand));
|
||||
mapping::MappedScalarCoefficient mapped_integrand(
|
||||
*fem.mapping, I_integrand
|
||||
);
|
||||
auto *integrator = new mfem::DomainLFIntegrator(mapped_integrand);
|
||||
integrator->SetIntRule(&integration_rule);
|
||||
I_lf.AddDomainIntegrator(integrator, stellar_markers);
|
||||
I_lf.Assemble();
|
||||
I = I_lf.Sum();
|
||||
local_I = I_lf.Sum();
|
||||
} else {
|
||||
I_lf.AddDomainIntegrator(new mfem::DomainLFIntegrator(I_integrand));
|
||||
auto *integrator = new mfem::DomainLFIntegrator(I_integrand);
|
||||
integrator->SetIntRule(&integration_rule);
|
||||
I_lf.AddDomainIntegrator(integrator, stellar_markers);
|
||||
I_lf.Assemble();
|
||||
I = I_lf.Sum();
|
||||
local_I = I_lf.Sum();
|
||||
}
|
||||
|
||||
return I;
|
||||
double global_I = 0.0;
|
||||
MPI_Allreduce(
|
||||
&local_I, &global_I, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, fem.mesh->GetComm()
|
||||
);
|
||||
return global_I;
|
||||
}
|
||||
|
||||
double get_mesh_volume(
|
||||
const fem::FEM& fem,
|
||||
const fem::FEM &fem,
|
||||
const mapping::COORDINATE_SPACE coordinate_space,
|
||||
const utils::DOMAINS domain
|
||||
) {
|
||||
mfem::ParMesh &mesh = *fem.mesh;
|
||||
const mapping::DomainMapper &map = *fem.mapping;
|
||||
const mfem::IntegrationRule &ir = *fem.int_rule;
|
||||
|
||||
const bool physical =
|
||||
(coordinate_space == mapping::COORDINATE_SPACE::PHYSICAL);
|
||||
|
||||
if (physical && !fem.has_mapping()) {
|
||||
MFEM_ABORT(
|
||||
"Physical volume requested but no domain mapping is available."
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
|
||||
double local_volume = 0.0;
|
||||
|
||||
for (int e = 0; e < mesh.GetNE(); ++e) {
|
||||
const int attr = mesh.GetAttribute(e);
|
||||
switch (domain) {
|
||||
case utils::DOMAINS::ALL:
|
||||
break;
|
||||
case utils::DOMAINS::STELLAR:
|
||||
if (attr == 3) continue;
|
||||
break;
|
||||
case utils::DOMAINS::VACUUM:
|
||||
if (attr != 3) continue;
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
MFEM_ABORT("Unsupported domain type for volume computation.");
|
||||
case utils::DOMAINS::ALL:
|
||||
break;
|
||||
case utils::DOMAINS::STELLAR:
|
||||
if (attr == 3)
|
||||
continue;
|
||||
break;
|
||||
case utils::DOMAINS::VACUUM:
|
||||
if (attr != 3)
|
||||
continue;
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
MFEM_ABORT("Unsupported domain type for volume computation.");
|
||||
}
|
||||
mfem::ElementTransformation *T = mesh.GetElementTransformation(e);
|
||||
const mfem::IntegrationRule &ir =
|
||||
get_density_rule<field::Density::Form::MassConservation>(
|
||||
fem, *T, {}, domain
|
||||
);
|
||||
|
||||
for (int q = 0; q < ir.GetNPoints(); ++q) {
|
||||
const mfem::IntegrationPoint &ip = ir.IntPoint(q);
|
||||
@@ -167,7 +269,7 @@ namespace mean_field::analysis {
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||||
double dV = ip.weight * T->Weight();
|
||||
|
||||
if (physical) {
|
||||
dV *= std::fabs(map.ComputeDetJ(*T, ip));
|
||||
dV *= std::fabs(fem.mapping->ComputeDetJ(*T, ip));
|
||||
}
|
||||
|
||||
local_volume += dV;
|
||||
@@ -175,8 +277,10 @@ namespace mean_field::analysis {
|
||||
}
|
||||
|
||||
double global_volume = 0.0;
|
||||
MPI_Allreduce(&local_volume, &global_volume, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM,
|
||||
mesh.GetComm());
|
||||
MPI_Allreduce(
|
||||
&local_volume, &global_volume, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM,
|
||||
mesh.GetComm()
|
||||
);
|
||||
return global_volume;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
} // namespace mean_field::analysis
|
||||
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