1919 lines
97 KiB
C++
1919 lines
97 KiB
C++
#include <math.h>
|
|
|
|
#define STOKES
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q19_FreeLeeModel_TwoFluid_Init(double *gqbar, double *mu_phi, double *ColorGrad, double Fx, double Fy, double Fz, int Np)
|
|
{
|
|
int n;
|
|
double p = 1.0;//NOTE: take initial pressure p=1.0
|
|
double chem;
|
|
double cg_x,cg_y,cg_z;
|
|
|
|
for (n=0; n<Np; n++){
|
|
chem = mu_phi[n];//chemical potential
|
|
cg_x = ColorGrad[0*Np+n];
|
|
cg_y = ColorGrad[1*Np+n];
|
|
cg_z = ColorGrad[2*Np+n];
|
|
|
|
gqbar[0*Np+n] = 0.3333333333333333*p;
|
|
gqbar[1*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(chem*cg_x+Fx)); //double(100*n)+1.f;
|
|
gqbar[2*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(-chem*cg_x-Fx)); //double(100*n)+2.f;
|
|
gqbar[3*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(chem*cg_y+Fy)); //double(100*n)+3.f;
|
|
gqbar[4*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(-chem*cg_y-Fy)); //double(100*n)+4.f;
|
|
gqbar[5*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(chem*cg_z+Fz)); //double(100*n)+5.f;
|
|
gqbar[6*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(-chem*cg_z-Fz)); //double(100*n)+6.f;
|
|
|
|
gqbar[7*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(cg_x+cg_y)+Fx+Fy)); //double(100*n)+7.f;
|
|
gqbar[8*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(-cg_x-cg_y)-Fx-Fy)); //double(100*n)+8.f;
|
|
gqbar[9*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(cg_x-cg_y)+Fx-Fy)); //double(100*n)+9.f;
|
|
gqbar[10*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(-cg_x+cg_y)-Fx+Fy)); //double(100*n)+10.f;
|
|
|
|
gqbar[11*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(cg_x+cg_z)+Fx+Fz)); //double(100*n)+11.f;
|
|
gqbar[12*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(-cg_x-cg_z)-Fx-Fz)); //double(100*n)+12.f;
|
|
gqbar[13*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(cg_x-cg_z)+Fx-Fz)); //double(100*n)+13.f;
|
|
gqbar[14*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(-cg_x+cg_z)-Fx+Fz)); //double(100*n)+14.f;
|
|
|
|
gqbar[15*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(cg_y+cg_z)+Fy+Fz)); ; //double(100*n)+15.f;
|
|
gqbar[16*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(-cg_y-cg_z)-Fy-Fz));; //double(100*n)+16.f;
|
|
gqbar[17*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(cg_y-cg_z)+Fy-Fz)); ; //double(100*n)+17.f;
|
|
gqbar[18*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(chem*(-cg_y+cg_z)-Fy+Fz));; //double(100*n)+18.f;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q19_FreeLeeModel_SingleFluid_Init(double *gqbar, double Fx, double Fy, double Fz, int Np)
|
|
{
|
|
int n;
|
|
double p = 1.0;//NOTE: take initial pressure p=1.0
|
|
|
|
for (n=0; n<Np; n++){
|
|
|
|
gqbar[0*Np+n] = 0.3333333333333333*p;
|
|
gqbar[1*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(Fx)); //double(100*n)+1.f;
|
|
gqbar[2*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(-Fx)); //double(100*n)+2.f;
|
|
gqbar[3*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(Fy)); //double(100*n)+3.f;
|
|
gqbar[4*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(-Fy)); //double(100*n)+4.f;
|
|
gqbar[5*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(Fz)); //double(100*n)+5.f;
|
|
gqbar[6*Np+n] = 0.055555555555555555*(p - 0.5*(-Fz)); //double(100*n)+6.f;
|
|
|
|
gqbar[7*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(Fx+Fy)); //double(100*n)+7.f;
|
|
gqbar[8*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(-Fx-Fy)); //double(100*n)+8.f;
|
|
gqbar[9*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(Fx-Fy)); //double(100*n)+9.f;
|
|
gqbar[10*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(-Fx+Fy)); //double(100*n)+10.f;
|
|
|
|
gqbar[11*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(Fx+Fz)); //double(100*n)+11.f;
|
|
gqbar[12*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(-Fx-Fz)); //double(100*n)+12.f;
|
|
gqbar[13*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(Fx-Fz)); //double(100*n)+13.f;
|
|
gqbar[14*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(-Fx+Fz)); //double(100*n)+14.f;
|
|
|
|
gqbar[15*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(Fy+Fz)); ; //double(100*n)+15.f;
|
|
gqbar[16*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(-Fy-Fz));; //double(100*n)+16.f;
|
|
gqbar[17*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(Fy-Fz)); ; //double(100*n)+17.f;
|
|
gqbar[18*Np+n] = 0.0277777777777778*(p-0.5*(-Fy+Fz));; //double(100*n)+18.f;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_FreeLeeModel_PhaseField_Init(int *Map, double *Phi, double *Den, double *hq, double *ColorGrad,
|
|
double rhoA, double rhoB, double tauM, double W, int start, int finish, int Np){
|
|
int idx,n;
|
|
double phi;
|
|
double nx,ny,nz,cg_mag;
|
|
double theta;//anti-diffusion term
|
|
double cs2_inv = 4.5;//inverse of speed of sound for D3Q7
|
|
double M = 1.0/cs2_inv*(tauM-0.5);//diffusivity (or mobility)
|
|
|
|
for (idx=start; idx<finish; idx++){
|
|
|
|
n = Map[idx];
|
|
phi = Phi[n];
|
|
if (phi > 1.f) phi = 1.0;
|
|
if (phi < -1.f) phi = -1.0;
|
|
Den[idx] = rhoA + 0.5*(1.0-phi)*(rhoB-rhoA);
|
|
|
|
//compute unit normal of color gradient
|
|
nx = ColorGrad[idx+0*Np];
|
|
ny = ColorGrad[idx+1*Np];
|
|
nz = ColorGrad[idx+2*Np];
|
|
cg_mag = sqrt(nx*nx+ny*ny+nz*nz);
|
|
double ColorMag_temp = cg_mag;
|
|
if (cg_mag==0.0) ColorMag_temp=1.0;
|
|
nx = nx/ColorMag_temp;
|
|
ny = ny/ColorMag_temp;
|
|
nz = nz/ColorMag_temp;
|
|
|
|
theta = M*cs2_inv*(1-4.0*phi*phi)/W;
|
|
|
|
hq[0*Np+idx]=0.3333333333333333*(phi);
|
|
hq[1*Np+idx]=0.1111111111111111*(phi+theta*nx);
|
|
hq[2*Np+idx]=0.1111111111111111*(phi-theta*nx);
|
|
hq[3*Np+idx]=0.1111111111111111*(phi+theta*ny);
|
|
hq[4*Np+idx]=0.1111111111111111*(phi-theta*ny);
|
|
hq[5*Np+idx]=0.1111111111111111*(phi+theta*nz);
|
|
hq[6*Np+idx]=0.1111111111111111*(phi-theta*nz);
|
|
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q7_AAodd_FreeLeeModel_PhaseField(int *neighborList, int *Map, double *hq, double *Den, double *Phi,
|
|
double rhoA, double rhoB, int start, int finish, int Np){
|
|
|
|
int idx,n,nread;
|
|
double fq,phi;
|
|
|
|
for (int n=start; n<finish; n++){
|
|
|
|
// q=0
|
|
fq = hq[n];
|
|
phi = fq;
|
|
|
|
// q=1
|
|
nread = neighborList[n];
|
|
fq = hq[nread];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q=2
|
|
nread = neighborList[n+Np];
|
|
fq = hq[nread];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q=3
|
|
nread = neighborList[n+2*Np];
|
|
fq = hq[nread];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q = 4
|
|
nread = neighborList[n+3*Np];
|
|
fq = hq[nread];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q=5
|
|
nread = neighborList[n+4*Np];
|
|
fq = hq[nread];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q = 6
|
|
nread = neighborList[n+5*Np];
|
|
fq = hq[nread];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// save the number densities
|
|
Den[n] = rhoA + 0.5*(1.0-phi)*(rhoB-rhoA);
|
|
|
|
// save the phase indicator field
|
|
idx = Map[n];
|
|
Phi[idx] = phi;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q7_AAeven_FreeLeeModel_PhaseField(int *Map, double *hq, double *Den, double *Phi,
|
|
double rhoA, double rhoB, int start, int finish, int Np){
|
|
int idx,n;
|
|
double fq,phi;
|
|
for (int n=start; n<finish; n++){
|
|
|
|
// q=0
|
|
fq = hq[n];
|
|
phi = fq;
|
|
|
|
// q=1
|
|
fq = hq[2*Np+n];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// f2 = hq[10*Np+n];
|
|
fq = hq[1*Np+n];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q=3
|
|
fq = hq[4*Np+n];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q = 4
|
|
fq = hq[3*Np+n];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q=5
|
|
fq = hq[6*Np+n];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// q = 6
|
|
fq = hq[5*Np+n];
|
|
phi += fq;
|
|
|
|
// save the number densities
|
|
Den[n] = rhoA + 0.5*(1.0-phi)*(rhoB-rhoA);
|
|
|
|
// save the phase indicator field
|
|
idx = Map[n];
|
|
Phi[idx] = phi;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q19_AAodd_FreeLeeModel(int *neighborList, int *Map, double *dist, double *hq, double *Den, double *Phi, double *mu_phi, double *Vel, double *Pressure, double *ColorGrad,
|
|
double rhoA, double rhoB, double tauA, double tauB, double tauM, double kappa, double beta, double W, double Fx, double Fy, double Fz,
|
|
int strideY, int strideZ, int start, int finish, int Np){
|
|
|
|
int n,nn,nn2x,ijk;
|
|
int nr1,nr2,nr3,nr4,nr5,nr6,nr7,nr8,nr9,nr10,nr11,nr12,nr13,nr14,nr15,nr16,nr17,nr18;
|
|
double ux,uy,uz;//fluid velocity
|
|
double p;//pressure
|
|
double chem;//chemical potential
|
|
double phi; //phase field
|
|
double rho0;//fluid density
|
|
// distribution functions
|
|
double m1,m2,m4,m6,m8,m9,m10,m11,m12,m13,m14,m15,m16,m17,m18;
|
|
double m0,m3,m5,m7;
|
|
double mm1,mm2,mm4,mm6,mm8,mm9,mm10,mm11,mm12,mm13,mm14,mm15,mm16,mm17,mm18;
|
|
double mm3,mm5,mm7;
|
|
double feq0,feq1,feq2,feq3,feq4,feq5,feq6,feq7,feq8,feq9,feq10,feq11,feq12,feq13,feq14,feq15,feq16,feq17,feq18;
|
|
double nx,ny,nz;//normal color gradient
|
|
double mgx,mgy,mgz;//mixed gradient reaching secondary neighbor
|
|
|
|
//double f0,f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8,f9,f10,f11,f12,f13,f14,f15,f16,f17,f18;
|
|
double h0,h1,h2,h3,h4,h5,h6;//distributions for LB phase field
|
|
double tau;//position dependent LB relaxation time for fluid
|
|
double C,theta;
|
|
double M = 2.0/9.0*(tauM-0.5);//diffusivity (or mobility) for the phase field D3Q7
|
|
|
|
for (int n=start; n<finish; n++){
|
|
|
|
rho0 = Den[n];//load density
|
|
phi = Phi[n];// load phase field
|
|
// local relaxation time
|
|
tau=tauA + 0.5*(1.0-phi)*(tauB-tauA);
|
|
|
|
// Get the 1D index based on regular data layout
|
|
ijk = Map[n];
|
|
// COMPUTE THE COLOR GRADIENT
|
|
//........................................................................
|
|
//.................Read Phase Indicator Values............................
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m1 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 1
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m2 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 2
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m3 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 3
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m4 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 4
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ; // neighbor index (get convention)
|
|
m5 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 5
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ; // neighbor index (get convention)
|
|
m6 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 6
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideY-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m7 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 7
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideY+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m8 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 8
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideY-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m9 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 9
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideY+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m10 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 10
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m11 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 11
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m12 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 12
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m13 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 13
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m14 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 14
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ-strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m15 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 15
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ+strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m16 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 16
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ-strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m17 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 17
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ+strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m18 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 18
|
|
|
|
// compute mixed difference (Eq.30, A.Fukhari et al. JCP 315(2016) 434-457)
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm1 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 1
|
|
mm1 = 0.25*(-mm1+5.0*m1-3.0*phi-m2);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm2 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 2
|
|
mm2 = 0.25*(-mm2+5.0*m2-3.0*phi-m1);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm3 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 3
|
|
mm3 = 0.25*(-mm3+5.0*m3-3.0*phi-m4);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm4 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 4
|
|
mm4 = 0.25*(-mm4+5.0*m4-3.0*phi-m3);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm5 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 5
|
|
mm5 = 0.25*(-mm5+5.0*m5-3.0*phi-m6);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm6 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 6
|
|
mm6 = 0.25*(-mm6+5.0*m6-3.0*phi-m5);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideY*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm7 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 7
|
|
mm7 = 0.25*(-mm7+5.0*m7-3.0*phi-m8);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideY*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm8 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 8
|
|
mm8 = 0.25*(-mm8+5.0*m8-3.0*phi-m7);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideY*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm9 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 9
|
|
mm9 = 0.25*(-mm9+5.0*m9-3.0*phi-m10);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideY*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm10 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 10
|
|
mm10 = 0.25*(-mm10+5.0*m10-3.0*phi-m9);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm11 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 11
|
|
mm11 = 0.25*(-mm11+5.0*m11-3.0*phi-m12);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm12 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 12
|
|
mm12 = 0.25*(-mm12+5.0*m12-3.0*phi-m11);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm13 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 13
|
|
mm13 = 0.25*(-mm13+5.0*m13-3.0*phi-m14);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm14 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 14
|
|
mm14 = 0.25*(-mm14+5.0*m14-3.0*phi-m13);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2-strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm15 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 15
|
|
mm15 = 0.25*(-mm15+5.0*m15-3.0*phi-m16);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2+strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm16 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 16
|
|
mm16 = 0.25*(-mm16+5.0*m16-3.0*phi-m15);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2-strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm17 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 17
|
|
mm17 = 0.25*(-mm17+5.0*m17-3.0*phi-m18);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2+strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm18 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 18
|
|
mm18 = 0.25*(-mm18+5.0*m18-3.0*phi-m17);
|
|
|
|
|
|
//............Compute the Color Gradient...................................
|
|
nx = -3.0*1.0/18.0*(m1-m2+0.5*(m7-m8+m9-m10+m11-m12+m13-m14));
|
|
ny = -3.0*1.0/18.0*(m3-m4+0.5*(m7-m8-m9+m10+m15-m16+m17-m18));
|
|
nz = -3.0*1.0/18.0*(m5-m6+0.5*(m11-m12-m13+m14+m15-m16-m17+m18));
|
|
//............Compute the Chemical Potential...............................
|
|
chem = 2.0*3.0/18.0*(m1+m2+m3+m4+m5+m6-6*phi+0.5*(m7+m8+m9+m10+m11+m12+m13+m14+m15+m16+m17+m18-12*phi));//intermediate var, i.e. the laplacian
|
|
chem = 4.0*beta*phi*(phi+1.0)*(phi-1.0)-kappa*chem;
|
|
//............Compute the Mixed Gradient...................................
|
|
mgx = -3.0*1.0/18.0*(mm1-mm2+0.5*(mm7-mm8+mm9-mm10+mm11-mm12+mm13-mm14))*0.25;//the factor of 0.25 comes from the denominator of Eq.30
|
|
mgy = -3.0*1.0/18.0*(mm3-mm4+0.5*(mm7-mm8-mm9+mm10+mm15-mm16+mm17-mm18))*0.25;
|
|
mgz = -3.0*1.0/18.0*(mm5-mm6+0.5*(mm11-mm12-mm13+mm14+mm15-mm16-mm17+mm18))*0.25;
|
|
|
|
// q=0
|
|
m0 = dist[n];
|
|
// q=1
|
|
nr1 = neighborList[n]; // neighbor 2 ( > 10Np => odd part of dist)
|
|
m1 = dist[nr1]; // reading the f1 data into register fq
|
|
|
|
nr2 = neighborList[n+Np]; // neighbor 1 ( < 10Np => even part of dist)
|
|
m2 = dist[nr2]; // reading the f2 data into register fq
|
|
|
|
// q=3
|
|
nr3 = neighborList[n+2*Np]; // neighbor 4
|
|
m3 = dist[nr3];
|
|
|
|
// q = 4
|
|
nr4 = neighborList[n+3*Np]; // neighbor 3
|
|
m4 = dist[nr4];
|
|
|
|
// q=5
|
|
nr5 = neighborList[n+4*Np];
|
|
m5 = dist[nr5];
|
|
|
|
// q = 6
|
|
nr6 = neighborList[n+5*Np];
|
|
m6 = dist[nr6];
|
|
|
|
// q=7
|
|
nr7 = neighborList[n+6*Np];
|
|
m7 = dist[nr7];
|
|
|
|
// q = 8
|
|
nr8 = neighborList[n+7*Np];
|
|
m8 = dist[nr8];
|
|
|
|
// q=9
|
|
nr9 = neighborList[n+8*Np];
|
|
m9 = dist[nr9];
|
|
|
|
// q = 10
|
|
nr10 = neighborList[n+9*Np];
|
|
m10 = dist[nr10];
|
|
|
|
// q=11
|
|
nr11 = neighborList[n+10*Np];
|
|
m11 = dist[nr11];
|
|
|
|
// q=12
|
|
nr12 = neighborList[n+11*Np];
|
|
m12 = dist[nr12];
|
|
|
|
// q=13
|
|
nr13 = neighborList[n+12*Np];
|
|
m13 = dist[nr13];
|
|
|
|
// q=14
|
|
nr14 = neighborList[n+13*Np];
|
|
m14 = dist[nr14];
|
|
|
|
// q=15
|
|
nr15 = neighborList[n+14*Np];
|
|
m15 = dist[nr15];
|
|
|
|
// q=16
|
|
nr16 = neighborList[n+15*Np];
|
|
m16 = dist[nr16];
|
|
|
|
// q=17
|
|
nr17 = neighborList[n+16*Np];
|
|
m17 = dist[nr17];
|
|
|
|
// q=18
|
|
nr18 = neighborList[n+17*Np];
|
|
m18 = dist[nr18];
|
|
|
|
//compute fluid velocity
|
|
ux = 3.0/rho0*(m1-m2+m7-m8+m9-m10+m11-m12+m13-m14+0.5*(chem*nx+Fx)/3.0);
|
|
uy = 3.0/rho0*(m3-m4+m7-m8-m9+m10+m15-m16+m17-m18+0.5*(chem*ny+Fy)/3.0);
|
|
uz = 3.0/rho0*(m5-m6+m11-m12-m13+m14+m15-m16-m17+m18+0.5*(chem*nz+Fz)/3.0);
|
|
//compute pressure
|
|
p = (m0+m2+m1+m4+m3+m6+m5+m8+m7+m10+m9+m12+m11+m14+m13+m16+m15+m18+m17)
|
|
+0.5*(rhoA-rhoB)/2.0/3.0*(ux*nx+uy*ny+uz*nz);
|
|
|
|
//compute equilibrium distributions
|
|
feq0 = 0.3333333333333333*p - 0.25*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) -
|
|
0.16666666666666666*rho0*(ux*ux + uy*uy + uz*uz) - 0.5*(-(nx*ux) - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(-0.08333333333333333*(rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + uz*uz) + chem*(0.3333333333333333 - 0.5*(ux*ux + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq1 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-ux*ux + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(nx - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*ux*ux - 0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*ux*ux + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq2 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-ux*ux + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(nx + nx*ux + ny*uy + nz*uz)*
|
|
(-2.*chem*ux*ux + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-2.*ux - 1.*ux*ux - 1.*uy*uy - 1.*uz*uz) +
|
|
rhoA*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*ux*ux +
|
|
chem*(4.*ux + 2.*ux*ux + 2.*uy*uy + 2.*uz*uz)));
|
|
feq3 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uy*uy + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(ny - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*uy*uy - 0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*uy*uy + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq4 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uy*uy + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(ny + nx*ux + ny*uy + nz*uz)*
|
|
(-2.*chem*uy*uy + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-1.*ux*ux - 2.*uy - 1.*uy*uy - 1.*uz*uz) +
|
|
rhoA*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*uy*uy +
|
|
chem*(2.*ux*ux + 4.*uy + 2.*uy*uy + 2.*uz*uz)));
|
|
feq5 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uz*uz + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.0625*(nx*ux + ny*uy + nz*(-1. + uz))*
|
|
(-2.*chem*uz*uz + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-1.*ux*ux - 1.*uy*uy + (2. - 1.*uz)*uz) +
|
|
rhoA*(ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*uz*uz +
|
|
chem*(2.*ux*ux + 2.*uy*uy + uz*(-4. + 2.*uz))));
|
|
feq6 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uz*uz + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.125*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.0625*(nz + nx*ux + ny*uy + nz*uz)*
|
|
(-2.*chem*uz*uz + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-1.*ux*ux - 1.*uy*uy + (-2. - 1.*uz)*uz) +
|
|
rhoA*(ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*uz*uz +
|
|
chem*(2.*ux*ux + 2.*uy*uy + uz*(4. + 2.*uz))));
|
|
feq7 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(nx + ny - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*((rhoA - rhoB)*(ux + uy)*(ux + uy) - 2*chem*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq8 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(-(nx*(1 + ux)) - ny*(1 + uy) - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux + uy)*(ux + uy) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux + uy)*(ux + uy)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq9 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fy + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(nx - nx*ux - ny*(1 + uy) - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux - uy)*(ux - uy) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uy)*(ux - uy)) +
|
|
2*chem*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq10 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(ny - nx*(1 + ux) - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux - uy)*(ux - uy) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uy)*(ux - uy)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq11 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(nx + nz - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*((rhoA - rhoB)*(ux + uz)*(ux + uz) - 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
feq12 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(-(nx*(1 + ux)) - ny*uy - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(ux + uz)*(ux + uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux + uz)*(ux + uz)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq13 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fz + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(nx - nx*ux - ny*uy - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(ux - uz)*(ux - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uz)*(ux - uz)) +
|
|
2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq14 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(nz - nx*(1 + ux) - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux - uz)*(ux - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uz)*(ux - uz)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
feq15 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy - 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(ny + nz - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*((rhoA - rhoB)*(uy + uz)*(uy + uz) - 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
feq16 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy - 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(-(nx*ux) - ny*(1 + uy) - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(uy + uz)*(uy + uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(uy + uz)*(uy + uz)) +
|
|
2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq17 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy + 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(ny - nx*ux - ny*uy - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(uy - uz)*(uy - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(uy - uz)*(uy - uz)) +
|
|
2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq18 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy + 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(nz - nx*ux - ny*(1 + uy) - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(uy - uz)*(uy - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(uy - uz)*(uy - uz)) +
|
|
2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
|
|
//------------------------------------------------- BCK collison ------------------------------------------------------------//
|
|
// q=0
|
|
dist[n] = m0 - (m0-feq0)/tau + 0.25*(2*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) +
|
|
(mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(2*chem*(ux*ux + uy*uy + uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 1
|
|
dist[nr2] = m1 - (m1-feq1)/tau + 0.125*(2*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(ux*ux) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(ux*ux) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q=2
|
|
dist[nr1] = m2 - (m2-feq2)/tau + 0.125*(2*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(ux*ux) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(ux*ux) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 3
|
|
dist[nr4] = m3 - (m3-feq3)/tau + 0.125*(2*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*ux + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*(-2*chem*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uy*uy) + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 4
|
|
dist[nr3] = m4 - (m4-feq4)/tau + 0.125*(2*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgy + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uy*uy) + 2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 5
|
|
dist[nr6] = m5 - (m5-feq5)/tau + 0.125*(2*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*ux + mgy*uy + mgz*(-1 + uz))*(-2*chem*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uz*uz) + 2*chem*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 6
|
|
dist[nr5] = m6 - (m6-feq6)/tau + 0.125*(2*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
(mgz + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uz*uz) + 2*chem*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 7
|
|
dist[nr8] = m7 - (m7-feq7)/tau + 0.0625*(-2*(Fx*(-1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uy)*(ux + uy) -
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*(-1 + ux) + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uy)*(ux + uy))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 8
|
|
dist[nr7] = m8 - (m8-feq8)/tau + 0.0625*(2*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uy)*(ux + uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx + mgy + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uy)*(ux + uy))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 9
|
|
dist[nr10] = m9 - (m9-feq9)/tau + 0.0625*(2*(Fy + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgy + mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uy)*(ux - uy))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 10
|
|
dist[nr9] = m10 - (m10-feq10)/tau + 0.0625*(2*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*(1 + ux) + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uy)*(ux - uy))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 11
|
|
dist[nr12] = m11 - (m11-feq11)/tau + 0.0625*(-2*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uz)*(ux + uz) -
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uz)*(ux + uz))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 12
|
|
dist[nr11] = m12 - (m12-feq12)/tau + 0.0625*(2*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))
|
|
+ (mgx + mgz + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uz)*(ux + uz))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 13
|
|
dist[nr14] = m13 - (m13-feq13)/tau + 0.0625*(2*(Fz + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
(mgz + mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uz)*(ux - uz))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q= 14
|
|
dist[nr13] = m14 - (m14-feq14)/tau + 0.0625*(2*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*(1 + ux) + mgy*uy + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uz)*(ux - uz))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 15
|
|
dist[nr16] = m15 - (m15-feq15)/tau + 0.0625*(-2*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (uy + uz)*(uy + uz) - 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))
|
|
+ (mgx*ux + mgy*(-1 + uy) + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy + uz)*(uy + uz))) + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 16
|
|
dist[nr15] = m16 - (m16-feq16)/tau + 0.0625*(2*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))
|
|
+ (mgy + mgz + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy + uz)*(uy + uz))) + 2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 17
|
|
dist[nr18] = m17 - (m17-feq17)/tau + 0.0625*(2*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))
|
|
+ (mgz + mgx*ux + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy - uz)*(uy - uz))) + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 18
|
|
dist[nr17] = m18 - (m18-feq18)/tau + 0.0625*(2*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*ux + mgy*(1 + uy) + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy - uz)*(uy - uz))) + 2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
|
|
|
|
|
|
// ----------------------------- compute phase field evolution ----------------------------------------
|
|
//Normalize the Color Gradient
|
|
C = sqrt(nx*nx+ny*ny+nz*nz);
|
|
double ColorMag = C;
|
|
if (C==0.0) ColorMag=1.0;
|
|
nx = nx/ColorMag;
|
|
ny = ny/ColorMag;
|
|
nz = nz/ColorMag;
|
|
//compute surface tension-related parameter
|
|
theta = M*4.5*(1-4.0*phi*phi)/W;
|
|
|
|
//load distributions of phase field
|
|
//q=0
|
|
h0 = hq[n];
|
|
//q=1
|
|
h1 = hq[nr1];
|
|
|
|
//q=2
|
|
h2 = hq[nr2];
|
|
|
|
//q=3
|
|
h3 = hq[nr3];
|
|
|
|
//q=4
|
|
h4 = hq[nr4];
|
|
|
|
//q=5
|
|
h5 = hq[nr5];
|
|
|
|
//q=6
|
|
h6 = hq[nr6];
|
|
|
|
//-------------------------------- BGK collison for phase field ---------------------------------//
|
|
// q = 0
|
|
hq[n] = h0 - (h0 - 0.3333333333333333*phi)/tauM;
|
|
|
|
// q = 1
|
|
hq[nr2] = h1 - (h1 - phi*(0.1111111111111111 + 0.5*ux) - (0.5*M*nx*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 2
|
|
hq[nr1] = h2 - (h2 - phi*(0.1111111111111111 - 0.5*ux) + (0.5*M*nx*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 3
|
|
hq[nr4] = h3 - (h3 - phi*(0.1111111111111111 + 0.5*uy) - (0.5*M*ny*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 4
|
|
hq[nr3] = h4 - (h4 - phi*(0.1111111111111111 - 0.5*uy) + (0.5*M*ny*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 5
|
|
hq[nr6] = h5 - (h5 - phi*(0.1111111111111111 + 0.5*uz) - (0.5*M*nz*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 6
|
|
hq[nr5] = h6 - (h6 - phi*(0.1111111111111111 - 0.5*uz) + (0.5*M*nz*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
//........................................................................
|
|
|
|
//Update velocity on device
|
|
Vel[0*Np+n] = ux;
|
|
Vel[1*Np+n] = uy;
|
|
Vel[2*Np+n] = uz;
|
|
//Update pressure on device
|
|
Pressure[n] = p;
|
|
//Update chemical potential on device
|
|
mu_phi[n] = chem;
|
|
//Update color gradient on device
|
|
ColorGrad[0*Np+n] = nx;
|
|
ColorGrad[1*Np+n] = ny;
|
|
ColorGrad[2*Np+n] = nz;
|
|
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q19_AAeven_FreeLeeModel(int *Map, double *dist, double *hq, double *Den, double *Phi, double *mu_phi, double *Vel, double *Pressure, double *ColorGrad,
|
|
double rhoA, double rhoB, double tauA, double tauB, double tauM, double kappa, double beta, double W, double Fx, double Fy, double Fz,
|
|
int strideY, int strideZ, int start, int finish, int Np){
|
|
|
|
int n,nn,nn2x,ijk;
|
|
//int nr1,nr2,nr3,nr4,nr5,nr6,nr7,nr8,nr9,nr10,nr11,nr12,nr13,nr14,nr15,nr16,nr17,nr18;
|
|
double ux,uy,uz;//fluid velocity
|
|
double p;//pressure
|
|
double chem;//chemical potential
|
|
double phi; //phase field
|
|
double rho0;//fluid density
|
|
// distribution functions
|
|
double m1,m2,m4,m6,m8,m9,m10,m11,m12,m13,m14,m15,m16,m17,m18;
|
|
double m0,m3,m5,m7;
|
|
double mm1,mm2,mm4,mm6,mm8,mm9,mm10,mm11,mm12,mm13,mm14,mm15,mm16,mm17,mm18;
|
|
double mm3,mm5,mm7;
|
|
double feq0,feq1,feq2,feq3,feq4,feq5,feq6,feq7,feq8,feq9,feq10,feq11,feq12,feq13,feq14,feq15,feq16,feq17,feq18;
|
|
double nx,ny,nz;//normal color gradient
|
|
double mgx,mgy,mgz;//mixed gradient reaching secondary neighbor
|
|
|
|
//double f0,f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8,f9,f10,f11,f12,f13,f14,f15,f16,f17,f18;
|
|
double h0,h1,h2,h3,h4,h5,h6;//distributions for LB phase field
|
|
double tau;//position dependent LB relaxation time for fluid
|
|
double C,theta;
|
|
double M = 2.0/9.0*(tauM-0.5);//diffusivity (or mobility) for the phase field D3Q7
|
|
|
|
for (int n=start; n<finish; n++){
|
|
|
|
rho0 = Den[n];//load density
|
|
phi = Phi[n];// load phase field
|
|
// local relaxation time
|
|
tau=tauA + 0.5*(1.0-phi)*(tauB-tauA);
|
|
|
|
// Get the 1D index based on regular data layout
|
|
ijk = Map[n];
|
|
// COMPUTE THE COLOR GRADIENT
|
|
//........................................................................
|
|
//.................Read Phase Indicator Values............................
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m1 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 1
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m2 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 2
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m3 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 3
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m4 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 4
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ; // neighbor index (get convention)
|
|
m5 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 5
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ; // neighbor index (get convention)
|
|
m6 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 6
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideY-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m7 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 7
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideY+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m8 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 8
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideY-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m9 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 9
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideY+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m10 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 10
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m11 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 11
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m12 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 12
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ-1; // neighbor index (get convention)
|
|
m13 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 13
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ+1; // neighbor index (get convention)
|
|
m14 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 14
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ-strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m15 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 15
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ+strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m16 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 16
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk+strideZ-strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m17 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 17
|
|
//........................................................................
|
|
nn = ijk-strideZ+strideY; // neighbor index (get convention)
|
|
m18 = Phi[nn]; // get neighbor for phi - 18
|
|
|
|
// compute mixed difference (Eq.30, A.Fukhari et al. JCP 315(2016) 434-457)
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm1 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 1
|
|
mm1 = 0.25*(-mm1+5.0*m1-3.0*phi-m2);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm2 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 2
|
|
mm2 = 0.25*(-mm2+5.0*m2-3.0*phi-m1);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm3 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 3
|
|
mm3 = 0.25*(-mm3+5.0*m3-3.0*phi-m4);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm4 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 4
|
|
mm4 = 0.25*(-mm4+5.0*m4-3.0*phi-m3);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm5 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 5
|
|
mm5 = 0.25*(-mm5+5.0*m5-3.0*phi-m6);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm6 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 6
|
|
mm6 = 0.25*(-mm6+5.0*m6-3.0*phi-m5);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideY*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm7 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 7
|
|
mm7 = 0.25*(-mm7+5.0*m7-3.0*phi-m8);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideY*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm8 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 8
|
|
mm8 = 0.25*(-mm8+5.0*m8-3.0*phi-m7);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideY*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm9 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 9
|
|
mm9 = 0.25*(-mm9+5.0*m9-3.0*phi-m10);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideY*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm10 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 10
|
|
mm10 = 0.25*(-mm10+5.0*m10-3.0*phi-m9);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm11 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 11
|
|
mm11 = 0.25*(-mm11+5.0*m11-3.0*phi-m12);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm12 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 12
|
|
mm12 = 0.25*(-mm12+5.0*m12-3.0*phi-m11);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2-2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm13 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 13
|
|
mm13 = 0.25*(-mm13+5.0*m13-3.0*phi-m14);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2+2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm14 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 14
|
|
mm14 = 0.25*(-mm14+5.0*m14-3.0*phi-m13);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2-strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm15 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 15
|
|
mm15 = 0.25*(-mm15+5.0*m15-3.0*phi-m16);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2+strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm16 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 16
|
|
mm16 = 0.25*(-mm16+5.0*m16-3.0*phi-m15);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk+strideZ*2-strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm17 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 17
|
|
mm17 = 0.25*(-mm17+5.0*m17-3.0*phi-m18);
|
|
//........................................................................
|
|
nn2x = ijk-strideZ*2+strideY*2; // neighbor index (get convention)
|
|
mm18 = Phi[nn2x]; // get neighbor for phi - 18
|
|
mm18 = 0.25*(-mm18+5.0*m18-3.0*phi-m17);
|
|
|
|
|
|
//............Compute the Color Gradient...................................
|
|
nx = -3.0*1.0/18.0*(m1-m2+0.5*(m7-m8+m9-m10+m11-m12+m13-m14));
|
|
ny = -3.0*1.0/18.0*(m3-m4+0.5*(m7-m8-m9+m10+m15-m16+m17-m18));
|
|
nz = -3.0*1.0/18.0*(m5-m6+0.5*(m11-m12-m13+m14+m15-m16-m17+m18));
|
|
//............Compute the Chemical Potential...............................
|
|
chem = 2.0*3.0/18.0*(m1+m2+m3+m4+m5+m6-6*phi+0.5*(m7+m8+m9+m10+m11+m12+m13+m14+m15+m16+m17+m18-12*phi));//intermediate var, i.e. the laplacian
|
|
chem = 4.0*beta*phi*(phi+1.0)*(phi-1.0)-kappa*chem;
|
|
//............Compute the Mixed Gradient...................................
|
|
mgx = -3.0*1.0/18.0*(mm1-mm2+0.5*(mm7-mm8+mm9-mm10+mm11-mm12+mm13-mm14))*0.25;//the factor of 0.25 comes from the denominator of Eq.30
|
|
mgy = -3.0*1.0/18.0*(mm3-mm4+0.5*(mm7-mm8-mm9+mm10+mm15-mm16+mm17-mm18))*0.25;
|
|
mgz = -3.0*1.0/18.0*(mm5-mm6+0.5*(mm11-mm12-mm13+mm14+mm15-mm16-mm17+mm18))*0.25;
|
|
|
|
// q=0
|
|
m0 = dist[n];
|
|
// q=1
|
|
m1 = dist[2*Np+n];
|
|
|
|
// q=2
|
|
m2 = dist[1*Np+n];
|
|
|
|
// q=3
|
|
m3 = dist[4*Np+n];
|
|
|
|
// q = 4
|
|
m4 = dist[3*Np+n];
|
|
|
|
// q=5
|
|
m5 = dist[6*Np+n];
|
|
|
|
// q = 6
|
|
m6 = dist[5*Np+n];
|
|
|
|
// q=7
|
|
m7 = dist[8*Np+n];
|
|
|
|
// q = 8
|
|
m8 = dist[7*Np+n];
|
|
|
|
// q=9
|
|
m9 = dist[10*Np+n];
|
|
|
|
// q = 10
|
|
m10 = dist[9*Np+n];
|
|
|
|
// q=11
|
|
m11 = dist[12*Np+n];
|
|
|
|
// q=12
|
|
m12 = dist[11*Np+n];
|
|
|
|
// q=13
|
|
m13 = dist[14*Np+n];
|
|
|
|
// q=14
|
|
m14 = dist[13*Np+n];
|
|
|
|
// q=15
|
|
m15 = dist[16*Np+n];
|
|
|
|
// q=16
|
|
m16 = dist[15*Np+n];
|
|
|
|
// q=17
|
|
m17 = dist[18*Np+n];
|
|
|
|
// q=18
|
|
m18 = dist[17*Np+n];
|
|
|
|
//compute fluid velocity
|
|
ux = 3.0/rho0*(m1-m2+m7-m8+m9-m10+m11-m12+m13-m14+0.5*(chem*nx+Fx)/3.0);
|
|
uy = 3.0/rho0*(m3-m4+m7-m8-m9+m10+m15-m16+m17-m18+0.5*(chem*ny+Fy)/3.0);
|
|
uz = 3.0/rho0*(m5-m6+m11-m12-m13+m14+m15-m16-m17+m18+0.5*(chem*nz+Fz)/3.0);
|
|
//compute pressure
|
|
p = (m0+m2+m1+m4+m3+m6+m5+m8+m7+m10+m9+m12+m11+m14+m13+m16+m15+m18+m17)
|
|
+0.5*(rhoA-rhoB)/2.0/3.0*(ux*nx+uy*ny+uz*nz);
|
|
|
|
//compute equilibrium distributions
|
|
feq0 = 0.3333333333333333*p - 0.25*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) -
|
|
0.16666666666666666*rho0*(ux*ux + uy*uy + uz*uz) - 0.5*(-(nx*ux) - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(-0.08333333333333333*(rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + uz*uz) + chem*(0.3333333333333333 - 0.5*(ux*ux + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq1 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-ux*ux + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(nx - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*ux*ux - 0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*ux*ux + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq2 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-ux*ux + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(nx + nx*ux + ny*uy + nz*uz)*
|
|
(-2.*chem*ux*ux + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-2.*ux - 1.*ux*ux - 1.*uy*uy - 1.*uz*uz) +
|
|
rhoA*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*ux*ux +
|
|
chem*(4.*ux + 2.*ux*ux + 2.*uy*uy + 2.*uz*uz)));
|
|
feq3 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uy*uy + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(ny - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*uy*uy - 0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*uy*uy + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq4 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uy*uy + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.125*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.0625*(ny + nx*ux + ny*uy + nz*uz)*
|
|
(-2.*chem*uy*uy + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-1.*ux*ux - 2.*uy - 1.*uy*uy - 1.*uz*uz) +
|
|
rhoA*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*uy*uy +
|
|
chem*(2.*ux*ux + 4.*uy + 2.*uy*uy + 2.*uz*uz)));
|
|
feq5 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uz*uz + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.0625*(nx*ux + ny*uy + nz*(-1. + uz))*
|
|
(-2.*chem*uz*uz + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-1.*ux*ux - 1.*uy*uy + (2. - 1.*uz)*uz) +
|
|
rhoA*(ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*uz*uz +
|
|
chem*(2.*ux*ux + 2.*uy*uy + uz*(-4. + 2.*uz))));
|
|
feq6 = 0.05555555555555555*p - 0.08333333333333333*rho0*(-uz*uz + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.125*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.0625*(nz + nx*ux + ny*uy + nz*uz)*
|
|
(-2.*chem*uz*uz + 0.1111111111111111*(-4.*chem + rhoB*(-1.*ux*ux - 1.*uy*uy + (-2. - 1.*uz)*uz) +
|
|
rhoA*(ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) + 0.3333333333333333*((-1.*rhoA + rhoB)*uz*uz +
|
|
chem*(2.*ux*ux + 2.*uy*uy + uz*(4. + 2.*uz))));
|
|
feq7 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(nx + ny - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*((rhoA - rhoB)*(ux + uy)*(ux + uy) - 2*chem*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq8 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(-(nx*(1 + ux)) - ny*(1 + uy) - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux + uy)*(ux + uy) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux + uy)*(ux + uy)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq9 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fy + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(nx - nx*ux - ny*(1 + uy) - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux - uy)*(ux - uy) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uy)*(ux - uy)) +
|
|
2*chem*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq10 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uy - 1.*uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)) - 0.03125*(ny - nx*(1 + ux) - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux - uy)*(ux - uy) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uy)*(ux - uy)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)));
|
|
feq11 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(nx + nz - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*((rhoA - rhoB)*(ux + uz)*(ux + uz) - 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
feq12 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux - 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(-(nx*(1 + ux)) - ny*uy - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(ux + uz)*(ux + uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux + uz)*(ux + uz)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq13 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fz + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(nx - nx*ux - ny*uy - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(ux - uz)*(ux - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uz)*(ux - uz)) +
|
|
2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq14 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*ux*ux + 2.*ux*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(nz - nx*(1 + ux) - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(ux - uz)*(ux - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(ux - uz)*(ux - uz)) +
|
|
2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
feq15 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy - 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(ny + nz - nx*ux - ny*uy - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*((rhoA - rhoB)*(uy + uz)*(uy + uz) - 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
feq16 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy - 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(-(nx*ux) - ny*(1 + uy) - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(uy + uz)*(uy + uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(uy + uz)*(uy + uz)) +
|
|
2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq17 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
0.0625*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy + 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))) - 0.03125*(ny - nx*ux - ny*uy - nz*(1 + uz))*
|
|
(2*chem*(uy - uz)*(uy - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(uy - uz)*(uy - uz)) +
|
|
2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))));
|
|
feq18 = 0.027777777777777776*p - 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-(uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1. + uz))*(-0.2222222222222222 - 1.*uy*uy + 2.*uy*uz - 1.*uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)) - 0.03125*(nz - nx*ux - ny*(1 + uy) - nz*uz)*
|
|
(2*chem*(uy - uz)*(uy - uz) - 0.3333333333333333*(-((rhoA - rhoB)*(uy - uz)*(uy - uz)) +
|
|
2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) + 0.1111111111111111*
|
|
(4*chem - (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)));
|
|
|
|
//------------------------------------------------- BCK collison ------------------------------------------------------------//
|
|
// q=0
|
|
dist[n] = m0 - (m0-feq0)/tau + 0.25*(2*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) +
|
|
(mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(2*chem*(ux*ux + uy*uy + uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 1
|
|
dist[1*Np+n] = m1 - (m1-feq1)/tau + 0.125*(2*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(ux*ux) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(ux*ux) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q=2
|
|
dist[2*Np+n] = m2 - (m2-feq2)/tau + 0.125*(2*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(ux*ux) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(ux*ux) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 3
|
|
dist[3*Np+n] = m3 - (m3-feq3)/tau + 0.125*(2*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*ux + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*(-2*chem*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uy*uy) + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 4
|
|
dist[4*Np+n] = m4 - (m4-feq4)/tau + 0.125*(2*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgy + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uy*uy) + 2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 5
|
|
dist[5*Np+n] = m5 - (m5-feq5)/tau + 0.125*(2*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*ux + mgy*uy + mgz*(-1 + uz))*(-2*chem*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uz*uz) + 2*chem*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 6
|
|
dist[6*Np+n] = m6 - (m6-feq6)/tau + 0.125*(2*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
(mgz + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*(-2*chem*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*((-rhoA + rhoB)*(uz*uz) + 2*chem*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 7
|
|
dist[7*Np+n] = m7 - (m7-feq7)/tau + 0.0625*(-2*(Fx*(-1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uy)*(ux + uy) -
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*(-1 + ux) + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uy)*(ux + uy))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 8
|
|
dist[8*Np+n] = m8 - (m8-feq8)/tau + 0.0625*(2*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uy)*(ux + uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx + mgy + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uy)*(ux + uy))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 9
|
|
dist[9*Np+n] = m9 - (m9-feq9)/tau + 0.0625*(2*(Fy + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgy + mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uy)*(ux - uy))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 10
|
|
dist[10*Np+n] = m10 - (m10-feq10)/tau + 0.0625*(2*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
(mgx*(1 + ux) + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uy)*(ux - uy))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))));
|
|
|
|
// q = 11
|
|
dist[11*Np+n] = m11 - (m11-feq11)/tau + 0.0625*(-2*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uz)*(ux + uz) -
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uz)*(ux + uz))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 12
|
|
dist[12*Np+n] = m12 - (m12-feq12)/tau + 0.0625*(2*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))
|
|
+ (mgx + mgz + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux + uz)*(ux + uz))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 13
|
|
dist[13*Np+n] = m13 - (m13-feq13)/tau + 0.0625*(2*(Fz + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
(mgz + mgx*(-1 + ux) + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uz)*(ux - uz))) + 2*chem*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q= 14
|
|
dist[14*Np+n] = m14 - (m14-feq14)/tau + 0.0625*(2*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*(1 + ux) + mgy*uy + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((ux - uz)*(ux - uz))) + 2*chem*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 15
|
|
dist[15*Np+n] = m15 - (m15-feq15)/tau + 0.0625*(-2*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (uy + uz)*(uy + uz) - 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))
|
|
+ (mgx*ux + mgy*(-1 + uy) + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy + uz)*(uy + uz))) + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
|
|
// q = 16
|
|
dist[16*Np+n] = m16 - (m16-feq16)/tau + 0.0625*(2*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))
|
|
+ (mgy + mgz + mgx*ux + mgy*uy + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy + uz)*(uy + uz))) + 2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 17
|
|
dist[17*Np+n] = m17 - (m17-feq17)/tau + 0.0625*(2*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))
|
|
+ (mgz + mgx*ux + mgy*(-1 + uy) + mgz*uz)*
|
|
(-2*chem*((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy - uz)*(uy - uz))) + 2*chem*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))));
|
|
|
|
// q = 18
|
|
dist[18*Np+n] = m18 - (m18-feq18)/tau + 0.0625*(2*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
(mgx*ux + mgy*(1 + uy) + mgz*(-1 + uz))*
|
|
(-2*chem*((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*
|
|
(-((rhoA - rhoB)*((uy - uz)*(uy - uz))) + 2*chem*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.1111111111111111*(-4*chem + (rhoA - rhoB)*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))));
|
|
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
|
|
|
|
|
|
// ----------------------------- compute phase field evolution ----------------------------------------
|
|
//Normalize the Color Gradient
|
|
C = sqrt(nx*nx+ny*ny+nz*nz);
|
|
double ColorMag = C;
|
|
if (C==0.0) ColorMag=1.0;
|
|
nx = nx/ColorMag;
|
|
ny = ny/ColorMag;
|
|
nz = nz/ColorMag;
|
|
//compute surface tension-related parameter
|
|
theta = M*4.5*(1-4.0*phi*phi)/W;
|
|
|
|
//load distributions of phase field
|
|
//q=0
|
|
h0 = hq[n];
|
|
//q=1
|
|
h1 = hq[2*Np+n];
|
|
|
|
//q=2
|
|
h2 = hq[1*Np+n];
|
|
|
|
//q=3
|
|
h3 = hq[4*Np+n];
|
|
|
|
//q=4
|
|
h4 = hq[3*Np+n];
|
|
|
|
//q=5
|
|
h5 = hq[6*Np+n];
|
|
|
|
//q=6
|
|
h6 = hq[5*Np+n];
|
|
|
|
//-------------------------------- BGK collison for phase field ---------------------------------//
|
|
// q = 0
|
|
hq[n] = h0 - (h0 - 0.3333333333333333*phi)/tauM;
|
|
|
|
// q = 1
|
|
hq[1*Np+n] = h1 - (h1 - phi*(0.1111111111111111 + 0.5*ux) - (0.5*M*nx*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 2
|
|
hq[2*Np+n] = h2 - (h2 - phi*(0.1111111111111111 - 0.5*ux) + (0.5*M*nx*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 3
|
|
hq[3*Np+n] = h3 - (h3 - phi*(0.1111111111111111 + 0.5*uy) - (0.5*M*ny*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 4
|
|
hq[4*Np+n] = h4 - (h4 - phi*(0.1111111111111111 - 0.5*uy) + (0.5*M*ny*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 5
|
|
hq[5*Np+n] = h5 - (h5 - phi*(0.1111111111111111 + 0.5*uz) - (0.5*M*nz*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
|
|
// q = 6
|
|
hq[6*Np+n] = h6 - (h6 - phi*(0.1111111111111111 - 0.5*uz) + (0.5*M*nz*(1 - 4*phi*phi))/W)/tauM;
|
|
//........................................................................
|
|
|
|
//Update velocity on device
|
|
Vel[0*Np+n] = ux;
|
|
Vel[1*Np+n] = uy;
|
|
Vel[2*Np+n] = uz;
|
|
//Update pressure on device
|
|
Pressure[n] = p;
|
|
//Update chemical potential on device
|
|
mu_phi[n] = chem;
|
|
//Update color gradient on device
|
|
ColorGrad[0*Np+n] = nx;
|
|
ColorGrad[1*Np+n] = ny;
|
|
ColorGrad[2*Np+n] = nz;
|
|
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q19_AAodd_FreeLeeModel_SingleFluid_BGK(int *neighborList, double *dist, double *Vel, double *Pressure,
|
|
double tau, double rho0, double Fx, double Fy, double Fz, int start, int finish, int Np){
|
|
|
|
int n;
|
|
int nr1,nr2,nr3,nr4,nr5,nr6,nr7,nr8,nr9,nr10,nr11,nr12,nr13,nr14,nr15,nr16,nr17,nr18;
|
|
double ux,uy,uz;//fluid velocity
|
|
double p;//pressure
|
|
// distribution functions
|
|
double m1,m2,m4,m6,m8,m9,m10,m11,m12,m13,m14,m15,m16,m17,m18;
|
|
double m0,m3,m5,m7;
|
|
|
|
for (int n=start; n<finish; n++){
|
|
|
|
// q=0
|
|
m0 = dist[n];
|
|
// q=1
|
|
nr1 = neighborList[n]; // neighbor 2 ( > 10Np => odd part of dist)
|
|
m1 = dist[nr1]; // reading the f1 data into register fq
|
|
|
|
nr2 = neighborList[n+Np]; // neighbor 1 ( < 10Np => even part of dist)
|
|
m2 = dist[nr2]; // reading the f2 data into register fq
|
|
|
|
// q=3
|
|
nr3 = neighborList[n+2*Np]; // neighbor 4
|
|
m3 = dist[nr3];
|
|
|
|
// q = 4
|
|
nr4 = neighborList[n+3*Np]; // neighbor 3
|
|
m4 = dist[nr4];
|
|
|
|
// q=5
|
|
nr5 = neighborList[n+4*Np];
|
|
m5 = dist[nr5];
|
|
|
|
// q = 6
|
|
nr6 = neighborList[n+5*Np];
|
|
m6 = dist[nr6];
|
|
|
|
// q=7
|
|
nr7 = neighborList[n+6*Np];
|
|
m7 = dist[nr7];
|
|
|
|
// q = 8
|
|
nr8 = neighborList[n+7*Np];
|
|
m8 = dist[nr8];
|
|
|
|
// q=9
|
|
nr9 = neighborList[n+8*Np];
|
|
m9 = dist[nr9];
|
|
|
|
// q = 10
|
|
nr10 = neighborList[n+9*Np];
|
|
m10 = dist[nr10];
|
|
|
|
// q=11
|
|
nr11 = neighborList[n+10*Np];
|
|
m11 = dist[nr11];
|
|
|
|
// q=12
|
|
nr12 = neighborList[n+11*Np];
|
|
m12 = dist[nr12];
|
|
|
|
// q=13
|
|
nr13 = neighborList[n+12*Np];
|
|
m13 = dist[nr13];
|
|
|
|
// q=14
|
|
nr14 = neighborList[n+13*Np];
|
|
m14 = dist[nr14];
|
|
|
|
// q=15
|
|
nr15 = neighborList[n+14*Np];
|
|
m15 = dist[nr15];
|
|
|
|
// q=16
|
|
nr16 = neighborList[n+15*Np];
|
|
m16 = dist[nr16];
|
|
|
|
// q=17
|
|
nr17 = neighborList[n+16*Np];
|
|
m17 = dist[nr17];
|
|
|
|
// q=18
|
|
nr18 = neighborList[n+17*Np];
|
|
m18 = dist[nr18];
|
|
|
|
//compute fluid velocity
|
|
ux = 3.0/rho0*(m1-m2+m7-m8+m9-m10+m11-m12+m13-m14+0.5*(Fx)/3.0);
|
|
uy = 3.0/rho0*(m3-m4+m7-m8-m9+m10+m15-m16+m17-m18+0.5*(Fy)/3.0);
|
|
uz = 3.0/rho0*(m5-m6+m11-m12-m13+m14+m15-m16-m17+m18+0.5*(Fz)/3.0);
|
|
//compute pressure
|
|
p = (m0+m2+m1+m4+m3+m6+m5+m8+m7+m10+m9+m12+m11+m14+m13+m16+m15+m18+m17);
|
|
|
|
//------------------------------------------------- BCK collison ------------------------------------------------------------//
|
|
// q=0
|
|
dist[n] = m0 + 0.5*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) -
|
|
(m0 - 0.3333333333333333*p + 0.25*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) + 0.16666666666666666*rho0*(ux*ux + uy*uy + uz*uz))/
|
|
tau;
|
|
|
|
// q = 1
|
|
dist[nr2] = m1 + 0.25*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m1 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(ux*ux) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q=2
|
|
dist[nr1] = m2 + 0.25*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m2 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(ux*ux) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 3
|
|
dist[nr4] = m3 + 0.25*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m3 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uy*uy) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 4
|
|
dist[nr3] = m4 + 0.25*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m4 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uy*uy) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 5
|
|
dist[nr6] = m5 + 0.25*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
(m5 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uz*uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uz*uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 6
|
|
dist[nr5] = m6 + 0.25*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
(m6 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uz*uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.125*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 7
|
|
dist[nr8] = m7 - 0.125*(Fx*(-1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uy)*(ux + uy) - 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))\
|
|
- (m7 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 8
|
|
dist[nr7] = m8 + 0.125*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))\
|
|
- (m8 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 9
|
|
dist[nr10] = m9 + 0.125*(Fy + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))
|
|
- (m9 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fy + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 10
|
|
dist[nr9] = m10 + 0.125*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))\
|
|
- (m10 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 11
|
|
dist[nr12] = m11 - 0.125*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uz)*(ux + uz) - 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m11 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 12
|
|
dist[nr11] = m12 + 0.125*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m12 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 13
|
|
dist[nr14] = m13 + 0.125*(Fz + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m13 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fz + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q= 14
|
|
dist[nr13] = m14 + 0.125*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m14 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 15
|
|
dist[nr16] = m15 - 0.125*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (uy + uz)*(uy + uz) - 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m15 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) - 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 16
|
|
dist[nr15] = m16 + 0.125*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m16 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) - 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 17
|
|
dist[nr18] = m17 + 0.125*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m17 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) + 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 18
|
|
dist[nr17] = m18 + 0.125*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m18 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) + 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
|
|
|
|
|
|
//Update velocity on device
|
|
Vel[0*Np+n] = ux;
|
|
Vel[1*Np+n] = uy;
|
|
Vel[2*Np+n] = uz;
|
|
//Update pressure on device
|
|
Pressure[n] = p;
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
extern "C" void ScaLBL_D3Q19_AAeven_FreeLeeModel_SingleFluid_BGK(double *dist, double *Vel, double *Pressure,
|
|
double tau, double rho0, double Fx, double Fy, double Fz, int start, int finish, int Np){
|
|
|
|
int n;
|
|
double ux,uy,uz;//fluid velocity
|
|
double p;//pressure
|
|
// distribution functions
|
|
double m1,m2,m4,m6,m8,m9,m10,m11,m12,m13,m14,m15,m16,m17,m18;
|
|
double m0,m3,m5,m7;
|
|
|
|
for (int n=start; n<finish; n++){
|
|
|
|
// q=0
|
|
m0 = dist[n];
|
|
// q=1
|
|
m1 = dist[2*Np+n];
|
|
|
|
// q=2
|
|
m2 = dist[1*Np+n];
|
|
|
|
// q=3
|
|
m3 = dist[4*Np+n];
|
|
|
|
// q = 4
|
|
m4 = dist[3*Np+n];
|
|
|
|
// q=5
|
|
m5 = dist[6*Np+n];
|
|
|
|
// q = 6
|
|
m6 = dist[5*Np+n];
|
|
|
|
// q=7
|
|
m7 = dist[8*Np+n];
|
|
|
|
// q = 8
|
|
m8 = dist[7*Np+n];
|
|
|
|
// q=9
|
|
m9 = dist[10*Np+n];
|
|
|
|
// q = 10
|
|
m10 = dist[9*Np+n];
|
|
|
|
// q=11
|
|
m11 = dist[12*Np+n];
|
|
|
|
// q=12
|
|
m12 = dist[11*Np+n];
|
|
|
|
// q=13
|
|
m13 = dist[14*Np+n];
|
|
|
|
// q=14
|
|
m14 = dist[13*Np+n];
|
|
|
|
// q=15
|
|
m15 = dist[16*Np+n];
|
|
|
|
// q=16
|
|
m16 = dist[15*Np+n];
|
|
|
|
// q=17
|
|
m17 = dist[18*Np+n];
|
|
|
|
// q=18
|
|
m18 = dist[17*Np+n];
|
|
|
|
//compute fluid velocity
|
|
ux = 3.0/rho0*(m1-m2+m7-m8+m9-m10+m11-m12+m13-m14+0.5*(Fx)/3.0);
|
|
uy = 3.0/rho0*(m3-m4+m7-m8-m9+m10+m15-m16+m17-m18+0.5*(Fy)/3.0);
|
|
uz = 3.0/rho0*(m5-m6+m11-m12-m13+m14+m15-m16-m17+m18+0.5*(Fz)/3.0);
|
|
//compute pressure
|
|
p = (m0+m2+m1+m4+m3+m6+m5+m8+m7+m10+m9+m12+m11+m14+m13+m16+m15+m18+m17);
|
|
|
|
//------------------------------------------------- BCK collison ------------------------------------------------------------//
|
|
// q=0
|
|
dist[n] = m0 + 0.5*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) -
|
|
(m0 - 0.3333333333333333*p + 0.25*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.6666666666666666 + ux*ux + uy*uy + uz*uz) + 0.16666666666666666*rho0*(ux*ux + uy*uy + uz*uz))/
|
|
tau;
|
|
|
|
// q = 1
|
|
dist[1*Np+n] = m1 + 0.25*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m1 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(ux*ux) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q=2
|
|
dist[2*Np+n] = m2 + 0.25*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - ux*ux +
|
|
0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m2 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(ux*ux) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fx + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 3
|
|
dist[3*Np+n] = m3 + 0.25*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m3 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uy*uy) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 4
|
|
dist[4*Np+n] = m4 + 0.25*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uy*uy +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) -
|
|
(m4 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uy*uy) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.125*(Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 5
|
|
dist[5*Np+n] = m5 + 0.25*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) -
|
|
(m5 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uz*uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.125*(Fx*ux + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uz*uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 6
|
|
dist[6*Np+n] = m6 + 0.25*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - uz*uz +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) -
|
|
(m6 - 0.05555555555555555*p + 0.08333333333333333*rho0*
|
|
(-(uz*uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.125*(Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*(-0.2222222222222222 - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 7
|
|
dist[7*Np+n] = m7 - 0.125*(Fx*(-1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uy)*(ux + uy) - 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))\
|
|
- (m7 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 8
|
|
dist[8*Np+n] = m8 + 0.125*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uy)*(ux + uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))\
|
|
- (m8 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uy)*(ux + uy)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx + Fy + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 9
|
|
dist[9*Np+n] = m9 + 0.125*(Fy + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz))
|
|
- (m9 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fy + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 10
|
|
dist[10*Np+n] = m10 + 0.125*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uy)*(ux - uy) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz))\
|
|
- (m10 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uy)*(ux - uy)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uy - 1.*(uy*uy) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 11
|
|
dist[11*Np+n] = m11 - 0.125*(Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (ux + uz)*(ux + uz) - 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m11 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 12
|
|
dist[12*Np+n] = m12 + 0.125*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux + uz)*(ux + uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m12 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux + uz)*(ux + uz)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fx + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) - 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 13
|
|
dist[13*Np+n] = m13 + 0.125*(Fz + Fx*(-1 + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m13 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*(-2*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fz + Fx*(-1. + ux) + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(-2.*ux + ux*ux + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q= 14
|
|
dist[14*Np+n] = m14 + 0.125*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (ux - uz)*(ux - uz) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m14 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((ux - uz)*(ux - uz)) + 0.3333333333333333*(2*ux + ux*ux + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*(1 + ux) + Fy*uy + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(ux*ux) + 2.*ux*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(2.*ux + ux*ux + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 15
|
|
dist[15*Np+n] = m15 - 0.125*(Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(0.2222222222222222 + (uy + uz)*(uy + uz) - 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m15 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) - 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
|
|
// q = 16
|
|
dist[16*Np+n] = m16 + 0.125*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy + uz)*(uy + uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m16 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy + uz)*(uy + uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fy + Fz + Fx*ux + Fy*uy + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) - 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 17
|
|
dist[17*Np+n] = m17 + 0.125*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1 + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz)))\
|
|
- (m17 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux - 2*uy + uy*uy + uz*(2 + uz))) +
|
|
0.0625*(Fz + Fx*ux + Fy*(-1. + uy) + Fz*uz)*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) + 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux - 2.*uy + uy*uy + uz*(2. + uz))))/tau;
|
|
|
|
// q = 18
|
|
dist[18*Np+n] = m18 + 0.125*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1 + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - (uy - uz)*(uy - uz) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz))\
|
|
- (m18 - 0.027777777777777776*p + 0.041666666666666664*rho0*
|
|
(-((uy - uz)*(uy - uz)) + 0.3333333333333333*(ux*ux + 2*uy + uy*uy + (-2 + uz)*uz)) +
|
|
0.0625*(Fx*ux + Fy*(1 + uy) + Fz*(-1. + uz))*
|
|
(-0.2222222222222222 - 1.*(uy*uy) + 2.*uy*uz - 1.*(uz*uz) +
|
|
0.3333333333333333*(ux*ux + 2.*uy + uy*uy + (-2. + uz)*uz)))/tau;
|
|
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
|
|
|
|
//Update velocity on device
|
|
Vel[0*Np+n] = ux;
|
|
Vel[1*Np+n] = uy;
|
|
Vel[2*Np+n] = uz;
|
|
//Update pressure on device
|
|
Pressure[n] = p;
|
|
}
|
|
}
|