static bool AddLinearSystem_Diffusion3D_P1(
double rho, double alpha, double source,
CLinearSystem_SaveDiaM_Newmark& ls,
unsigned int id_field_val, const CFieldWorld& world,
unsigned int id_ea )
{
// std::cout << "Diffusion3D Tet savemat" << std::endl;
assert( world.IsIdEA(id_ea) );
const CElemAry& ea = world.GetEA(id_ea);
assert( ea.ElemType() == TET );
if( !world.IsIdField(id_field_val) ) return false;
const CField& field_val = world.GetField(id_field_val);
const double gamma = ls.GetGamma();
const double dt = ls.GetDt();
const CElemAry::CElemSeg& es_c = field_val.GetElemSeg(id_ea,CORNER,true,world);
const unsigned int nno = 4;
const unsigned int ndim = 3;
unsigned int no_c[nno]; // 要素節点の全体節点番号
double val_c[nno]; // 要素節点の値
double vval_c[nno]; // 要素節点の値
double coord_c[nno][ndim]; // 要素節点の座標
double emat[nno][nno];
double eCmat[nno][nno]; // 要素剛性行列
double eMmat[nno][nno]; // 要素剛性行列
double eqf_out_c[nno]; // 要素節点等価内力、外力、残差ベクトル
CMatDia_BlkCrs& mat_cc = ls.GetMatrix(id_field_val,CORNER,world);
CVector_Blk& force_c = ls.GetForce( id_field_val,CORNER,world);
CMat_BlkCrs& mat_cc_bound = ls.GetMatrix_Boundary(id_field_val,CORNER, id_field_val,CORNER, world);
CDiaMat_Blk& mat_mass = ls.GetDiaMassMatrix( id_field_val,CORNER,world);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_val = field_val.GetNodeSeg(CORNER,true,world,VALUE);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_vval = field_val.GetNodeSeg(CORNER,true,world,VELOCITY);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_co = field_val.GetNodeSeg(CORNER,false,world,VALUE);
for(unsigned int ielem=0;ielem<ea.Size();ielem++)
{
// 要素配列から要素セグメントの節点番号を取り出す
es_c.GetNodes(ielem,no_c);
// 節点の値を取って来る
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
ns_c_co.GetValue(no_c[ino],coord_c[ino]);
ns_c_val.GetValue(no_c[ino],&val_c[ino]);
ns_c_vval.GetValue(no_c[ino],&vval_c[ino]);
}
////////////////////////////////////////////////////////////////
// 面積を求める
const double vol = TetVolume(coord_c[0],coord_c[1],coord_c[2],coord_c[3]);
// 形状関数の微分を求める
double dldx[nno][ndim]; // 形状関数のxy微分
double const_term[nno]; // 形状関数の定数項
TetDlDx(dldx,const_term,coord_c[0],coord_c[1],coord_c[2],coord_c[3]);
// 要素剛性行列を作る
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
eCmat[ino][jno] = alpha*vol*( dldx[ino][0]*dldx[jno][0]+dldx[ino][1]*dldx[jno][1]+dldx[ino][2]*dldx[jno][2]);
}
}
{
const double dtmp1 = rho*vol*0.05;
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
eMmat[ino][jno] = dtmp1;
}
eMmat[ino][ino] += dtmp1;
}
}
// 要素節点等価外力ベクトルを求める
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
eqf_out_c[ino] = source*vol*0.25;
}
////////////////////////////////////////////////////////////////
{ // 要素係数行列を求める
double dtmp1 = gamma*dt;
for(unsigned int i=0;i<nno*nno;i++){
(&emat[0][0])[i] = (&eMmat[0][0])[i]+dtmp1*(&eCmat[0][0])[i];
}
}
// 剛性行列にマージする
mat_cc .Mearge(nno,no_c,nno,no_c, 1, &emat[0][0]);
mat_cc_bound.Mearge(nno,no_c,nno,no_c, 1,&eCmat[0][0]);
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
mat_mass.Mearge( no_c[ino], 1, &eMmat[0][0] );
}
// 残差ベクトルにマージする
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
force_c.AddValue( no_c[ino],0,eqf_out_c[ino]);
}
}
return true;
}
static bool AddLinSys_AdvectionDiffusion_NonStatic_Newmark_P1P1(
double rho, double myu, double source,
CLinearSystem_SaveDiaM_Newmark& ls,
const unsigned int id_field_val, const unsigned int id_field_velo, const CFieldWorld& world,
unsigned int id_ea )
{
// std::cout << "Poisson2D Triangle 3-point 1st order" << std::endl;
assert( world.IsIdEA(id_ea) );
const CElemAry& ea = world.GetEA(id_ea);
assert( ea.ElemType() == TRI );
if( !world.IsIdField(id_field_val) ) return false;
const CField& val_field = world.GetField(id_field_val);
if( !world.IsIdField(id_field_velo) ) return false;
const CField& field_velo = world.GetField(id_field_velo);
const double gamma = ls.GetGamma();
const double dt = ls.GetDt();
const unsigned int nno = 3;
const unsigned int ndim = 2;
const CElemAry::CElemSeg& es_c_val = val_field.GetElemSeg(id_ea,CORNER,true,world);
double emat[nno][nno]; // 要素剛性行列
double eqf_out_c[nno]; // 要素節点等価内力、外力、残差ベクトル
CMatDia_BlkCrs& mat_cc = ls.GetMatrix(id_field_val,CORNER,world);
CVector_Blk& force_c = ls.GetForce( id_field_val,CORNER,world);
CMat_BlkCrs& mat_cc_bound = ls.GetMatrix_Boundary(id_field_val,CORNER,id_field_val,CORNER,world);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_val = val_field.GetNodeSeg(CORNER,true,world,VALUE); //na_c_val.GetSeg(id_ns_c_val);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_vval = val_field.GetNodeSeg(CORNER,true,world,VELOCITY); //na_c_val.GetSeg(id_ns_c_vval);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_velo = field_velo.GetNodeSeg(CORNER,true,world,VELOCITY);//na_c_velo.GetSeg(id_ns_c_velo);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_co = field_velo.GetNodeSeg(CORNER,false,world,VALUE); //na_c_co.GetSeg(id_ns_c_co);
for(unsigned int ielem=0;ielem<ea.Size();ielem++)
{
// 要素配列から要素セグメントの節点番号を取り出す
unsigned int no_c[nno]; // 要素節点の全体節点番号
es_c_val.GetNodes(ielem,no_c);
// 節点の値を取って来る
double val_c[nno], vval_c[nno]; // 要素節点の値
double coord_c[nno][ndim]; // 要素節点の座標
double velo_c[nno][ndim]; // advection velocity
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
ns_c_val.GetValue(no_c[ino],&val_c[ino]);
ns_c_vval.GetValue(no_c[ino],&vval_c[ino]);
ns_c_velo.GetValue(no_c[ino],velo_c[ino]);
ns_c_co.GetValue(no_c[ino],coord_c[ino]);
}
////////////////////////////////////////////////////////////////
// 面積を求める
const double area = TriArea(coord_c[0],coord_c[1],coord_c[2]);
// 形状関数の微分を求める
double dldx[nno][ndim]; // 形状関数のxy微分
double const_term[nno]; // 形状関数の定数項
TriDlDx(dldx,const_term,coord_c[0],coord_c[1],coord_c[2]);
double eCmat[nno][nno];
// 要素剛性行列を作る
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
eCmat[ino][jno] = myu*area*(dldx[ino][0]*dldx[jno][0]+dldx[ino][1]*dldx[jno][1]);
}
}
{
const double dtmp1 = area/12.0;
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
const double dtmp_0 = dtmp1*(velo_c[0][0]+velo_c[1][0]+velo_c[2][0]+velo_c[ino][0]);
const double dtmp_1 = dtmp1*(velo_c[0][1]+velo_c[1][1]+velo_c[2][1]+velo_c[ino][1]);
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
eCmat[ino][jno] += dldx[jno][0]*dtmp_0+dldx[jno][1]*dtmp_1;
}
}
}
// Calc Stabilization Parameter
double tau;
{
const double velo_ave[2] = {
(velo_c[0][0]+velo_c[1][0]+velo_c[2][0])/3.0,
(velo_c[0][1]+velo_c[1][1]+velo_c[2][1])/3.0 };
const double norm_v = sqrt(velo_ave[0]*velo_ave[0]+velo_ave[1]*velo_ave[1]);
const double velo_dir[2] = { velo_ave[0]/norm_v, velo_ave[1]/norm_v };
double h;
{ // calc element length along the direction of velocity
double dtmp1 = 0;
for(int inode=0;inode<3;inode++){
dtmp1 += fabs(velo_dir[0]*dldx[inode][0]+velo_dir[1]*dldx[inode][1]);
}
h = 2.0/dtmp1;
}
// calc stabilization parameter
if( norm_v*h*rho < 6.0*myu ){
const double re_c = 0.5*norm_v*h*rho/myu; // 0.5*norm_v*h*rho/myu;
tau = h * 0.5 / norm_v * re_c / 3.0;
}
else{ tau = h * 0.5 / norm_v; }
// tau *= 0.1;
}
{
double tmp_mat[ndim][ndim];
for(unsigned int idim=0;idim<ndim;idim++){
for(unsigned int jdim=0;jdim<ndim;jdim++){
double dtmp1 = 0.0;
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
dtmp1 += velo_c[ino][idim]*velo_c[jno][jdim];
}
dtmp1 += velo_c[ino][idim]*velo_c[ino][jdim];
}
tmp_mat[idim][jdim] = area*tau*dtmp1/12.0;
}
}
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
double dtmp1 = 0.0;
for(unsigned int idim=0;idim<ndim;idim++){
for(unsigned int jdim=0;jdim<ndim;jdim++){
dtmp1 += dldx[ino][idim]*dldx[jno][jdim]*tmp_mat[idim][jdim];
}
}
eCmat[ino][jno] += dtmp1;
}
}
}
double eMmat[nno][nno];
{
const double dtmp1 = rho*area*0.08333333333333333333333333;
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
eMmat[ino][jno] = dtmp1;
}
eMmat[ino][ino] += dtmp1;
}
}
// 要素節点等価外力ベクトルを求める
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
eqf_out_c[ino] = source*area*0.333333333333333333333;
}
////////////////////////////////////////////////////////////////
{ // 要素係数行列を求める
double dtmp1 = gamma*dt;
for(unsigned int i=0;i<nno*nno;i++){
(&emat[0][0])[i] = (&eMmat[0][0])[i]+dtmp1*(&eCmat[0][0])[i];
}
}
// 要素剛性行列にマージする
mat_cc .Mearge(nno,no_c,nno,no_c,1, &emat[0][0]);
mat_cc_bound.Mearge(nno,no_c,nno,no_c,1,&eCmat[0][0]);
// 残差ベクトルにマージする
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
force_c.AddValue( no_c[ino],0,eqf_out_c[ino]);
}
}
return true;
}
static bool AddLinearSystem_Diffusion2D_P1(
double rho, double alpha, double source,
CLinearSystem_SaveDiaM_Newmark& ls,
unsigned int id_field_val, const CFieldWorld& world,
const unsigned int id_ea)
{
// std::cout << "Diffusion2D Tri P1 savemat " << gamma << " " << dt << std::endl;
const double gamma = ls.GetGamma();
const double dt = ls.GetDt();
assert( world.IsIdEA(id_ea) );
const CElemAry& ea = world.GetEA(id_ea);
assert( ea.ElemType() == TRI );
if( !world.IsIdField(id_field_val) ) return false;
const CField& field_val = world.GetField(id_field_val);
const CElemAry::CElemSeg& es_c_val = field_val.GetElemSeg(id_ea,CORNER,true, world);
const CElemAry::CElemSeg& es_c_co = field_val.GetElemSeg(id_ea,CORNER,false,world);
const unsigned int nno = 3;
const unsigned int ndim = 2;
unsigned int no_c[nno]; // 要素節点の全体節点番号
double coord_c[nno][ndim]; // 要素節点の座標
double emat[nno][nno];
double eCmat[nno][nno]; // 要素剛性行列
double eMmat[nno]; // 要素剛性行列
double eqf_out_c[nno]; // 要素節点等価内力、外力、残差ベクトル
CMatDia_BlkCrs& mat_cc = ls.GetMatrix(id_field_val,CORNER,world);
CVector_Blk& force_c = ls.GetForce( id_field_val,CORNER,world);
CMat_BlkCrs& mat_cc_bound = ls.GetMatrix_Boundary(id_field_val,CORNER, id_field_val,CORNER, world);
const CNodeAry::CNodeSeg& ns_c_co = field_val.GetNodeSeg(CORNER,false,world,VALUE);
for(unsigned int ielem=0;ielem<ea.Size();ielem++)
{
// 要素配列から要素セグメントの節点番号を取り出す
es_c_co.GetNodes(ielem,no_c);
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
ns_c_co.GetValue(no_c[ino],coord_c[ino]);
}
es_c_val.GetNodes(ielem,no_c);
////////////////////////////////////////////////////////////////
// 面積を求める
const double area = TriArea(coord_c[0],coord_c[1],coord_c[2]);
// 形状関数の微分を求める
double dldx[nno][ndim]; // 形状関数のxy微分
double const_term[nno]; // 形状関数の定数項
TriDlDx(dldx,const_term,coord_c[0],coord_c[1],coord_c[2]);
// 要素剛性行列を作る
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
eCmat[ino][jno] = alpha*area*(dldx[ino][0]*dldx[jno][0]+dldx[ino][1]*dldx[jno][1]);
}
}
{
const double dtmp1 = rho*area/3.0;
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
eMmat[ino] = dtmp1;
}
}
// 要素節点等価外力ベクトルを求める
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
eqf_out_c[ino] = source*area*0.33333333333333;
}
////////////////////////////////////////////////////////////////
{ // 要素係数行列を求める
const double dtmp1 = gamma*dt;
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
for(unsigned int jno=0;jno<nno;jno++){
emat[ino][jno] = dtmp1*eCmat[ino][jno];
}
emat[ino][ino] += eMmat[ino];
}
}
// 剛性行列にマージする
mat_cc .Mearge(nno,no_c,nno,no_c, 1, &emat[0][0]);
mat_cc_bound.Mearge(nno,no_c,nno,no_c, 1,&eCmat[0][0]);
// 残差ベクトルにマージする
for(unsigned int ino=0;ino<nno;ino++){
force_c.AddValue( no_c[ino],0,eqf_out_c[ino]);
}
}
return true;
}
