!= Module Damping ! ! Authors:: SUGIYAMA Ko-ichiro ! Version:: $Id: damping.f90,v 1.7 2007/04/19 14:29:33 sugiyama Exp $ ! Tag Name:: $Name: arare4-20071012 $ ! Copyright:: Copyright (C) GFD Dennou Club, 2006. All rights reserved. ! License:: See COPYRIGHT[link:../../COPYRIGHT] ! !== Overview ! !減衰率とその計算を行うためのパッケージ型モジュール ! * 音波減衰項の係数 ! * スポンジ層の設定(境界付近で波の反射を抑え吸収するための層) ! !== Error Handling ! !== Bugs ! !== Note ! ! * この関数は, 基本場が零な変数(速度, エクスナー関数の擾乱)に ! 適用することを想定している. ! * 各格子点に対する関数を定義する必要がある ! !== Future Plans ! ! module Damping ! !減衰率とその計算を行うためのパッケージ型モジュール ! * 音波減衰項の係数 ! * スポンジ層の設定(境界付近で波の反射を抑え吸収するための層) ! !モジュール読み込み use dc_message, only: MessageNotify use gridset, only: DimXMin, &! x 方向の配列の下限 & DimXMax, &! x 方向の配列の上限 & DimZMin, &! z 方向の配列の下限 & DimZMax, &! z 方向の配列の上限 & DelX, &! x 方向の格子点間隔 & DelZ, &! z 方向の格子点間隔 & s_X, &!X 座標軸(スカラー格子点) & s_Z, &!Z 座標軸(スカラー格子点) & f_X, &!X 座標軸(フラックス格子点) & f_Z, &!Z 座標軸(フラックス格子点) & XMax, &!X 座標の最大値 & ZMax !Z 座標の最大値 use timeset, only: DelTimeShort !短い時間ステップ !暗黙の型宣言禁止 implicit none !private 属性を指定 private !関数には public 属性を指定 public Damping_Init public DampSound_Init public DampSponge_Init public DampSponge_xz public DampSponge_xr public DampSponge_pz public DampSound !変数定義 real(8) :: DampSound = 0.0d0 !音波減衰項の減衰係数 real(8) :: EFTime = 100.0d0 !スポンジ層の e-folding time real(8) :: DampDepthH = 0.0d0 !スポンジ層の厚さ(水平方向) real(8) :: DampDepthV = 0.0d0 !スポンジ層の厚さ(鉛直方向) real(8), allocatable :: xz_DampRateH(:,:) !ss 格子点減衰係数(水平方向) real(8), allocatable :: xz_DampRateV(:,:) !ss 格子点減衰係数(鉛直方向) real(8), allocatable :: pz_DampRateH(:,:) !fs 格子点減衰係数(水平方向) real(8), allocatable :: pz_DampRateV(:,:) !fs 格子点減衰係数(鉛直方向) real(8), allocatable :: xr_DampRateH(:,:) !sf 格子点減衰係数(水平方向) real(8), allocatable :: xr_DampRateV(:,:) !sf 格子点減衰係数(鉛直方向) !値を save する save DampSound, EFTime, DampDepthH, DampDepthV save xz_DampRateH, xz_DampRateV save xr_DampRateH, xr_DampRateV save pz_DampRateH, pz_DampRateV contains !!!------------------------------------------------------------------------!!! subroutine Damping_Init( cfgfile ) ! ! 音波減衰項とスポンジ層の減衰係数の初期化 ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 character(*), intent(in) :: cfgfile real(8) :: Alpha !音波減衰項の係数 real(8) :: Time ! real(8) :: DepthH !スポンジ層の厚さ(水平方向) real(8) :: DepthV !スポンジ層の厚さ(鉛直方向) !NAMELIST から取得 NAMELIST /damping/ Alpha, Time, DepthH, DepthV open (10, FILE=cfgfile) read(10, NML=damping) close(10) !初期化 call DampSound_Init( Alpha ) call DampSponge_Init( Time, DepthH, DepthV ) end subroutine Damping_Init !!!------------------------------------------------------------------------!!! subroutine DampSound_Init( damp ) ! ! 音波減衰項の減衰係数の初期化 ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 real(8), intent(in) :: damp !------------------------------------------------------------------- ! 音波減衰項の減衰率 Min(DelX, DelZ) ** 2.0 に比例 !------------------------------------------------------------------- DampSound = Damp * ( Min(DelX, DelZ) ** 2.0d0 ) / DelTimeShort !----------------------------------------------------------------- ! 値の確認 !----------------------------------------------------------------- call MessageNotify( "M", & & "DampSound_init", "DampSound = %f", d=(/DampSound/) ) end subroutine DampSound_Init !!!------------------------------------------------------------------------!!! subroutine DampSponge_Init( Time, DepthH, DepthV ) ! ! スポンジ層の減衰係数を決める ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !入力変数 real(8), intent(in) :: Time !スポンジ層の e-folding time real(8), intent(in) :: DepthH !スポンジ層の厚さ(水平方向) real(8), intent(in) :: DepthV !スポンジ層の厚さ(鉛直方向) real(8), parameter :: Pi =3.1415926535897932385d0 !円周率 integer :: i, k !初期化 allocate( & & xz_DampRateH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & xz_DampRateV(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & pz_DampRateH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & pz_DampRateV(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & xr_DampRateH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & xr_DampRateV(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) ) xz_DampRateH = 0.0d0 xz_DampRateV = 0.0d0 pz_DampRateH = 0.0d0 pz_DampRateV = 0.0d0 xr_DampRateH = 0.0d0 xr_DampRateV = 0.0d0 !値の入力 EFTime = Time DampDepthH = DepthH DampDepthV = DepthV !----------------------------------------------------------------- ! スポンジ層の減衰率 !----------------------------------------------------------------- !水平方向の東側・西側境界 if ( DampDepthH < DelX ) then call MessageNotify( "W", & & "DampSponge_Init", "DampDepthH is too thin. DelX is %f", d=(/DelX/)) else do i = DimXMin, DimXMax !スカラー格子点の西側境界 if ( s_X(i) < DampDepthH) then xz_DampRateH(i,:) = ((1.0d0 - s_X(i) / DampDepthH) ** 3.0d0) / EFTime end if !フラックス格子点の西側境界 if ( f_X(i) < DampDepthH) then pz_DampRateH(i,:) = ((1.0d0 - f_X(i) / DampDepthH) ** 3.0d0) / EFTime end if !スカラー格子点の東側境界 if ( s_X(i) > ( XMax - DampDepthH ) ) then xz_DampRateH(i,:) = & & ((1.0d0 - (XMax - s_X(i)) / DampDepthH) ** 3.0d0) / EFTime end if !フラックス格子点の東側境界 if ( f_X(i) > ( XMax - DampDepthH ) ) then pz_DampRateH(i,:) = & & ((1.0d0 - (XMax - f_X(i)) / DampDepthH) ** 3.0d0) / EFTime end if end do end if !sf と ss は X 方向に関しては同じ xr_DampRateH = xz_DampRateH !鉛直方向の上部境界 if ( DampDepthV < DelZ ) then call MessageNotify( "W", & & "DampSponge_Init", "DampDepthV is too thin. DelZ is %f", d=(/DelZ/) ) else do k = DimZMin, DimZMax !スカラー格子点 if ( s_Z(k) >= ( ZMax - DampDepthV ) ) then xz_DampRateV(:,k) = & & (1.0d0 - dcos(Pi * (s_Z(k) - ZMax + DampDepthV) / DampDepthV)) & & / EFTime end if !フラックス格子点 if ( f_Z(k) >= ( ZMax - DampDepthV ) ) then xr_DampRateV(:,k) = & & (1.0d0 - dcos(Pi * (f_Z(k) - ZMax + DampDepthV)/ DampDepthV)) & & / EFTime end if end do end if !fs と ss は Z 方向に関しては同じ pz_DampRateV = xz_DampRateV !----------------------------------------------------------------- ! 値の確認 !----------------------------------------------------------------- call MessageNotify( "M", "DampSponge_Init", "EFTime = %f", d=(/EFTime/) ) call MessageNotify( "M", "DampSponge_Init", "DampDepthH = %f", d=(/DampDepthH/) ) call MessageNotify( "M", "DampSponge_Init", "DampDepthV = %f", d=(/DampDepthV/) ) end subroutine DampSponge_Init !!!------------------------------------------------------------------------!!! subroutine DampSponge_xz(xz_VarA, xz_VarB, DelTime) ! ! ss 格子点に対するスポンジ層 ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 real(8), intent(inout):: xz_VarA(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8), intent(in) :: xz_VarB(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8), intent(in) :: DelTime real(8) :: xz_Var(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !スポンジ層によるダンピングを計算 xz_Var = xz_VarA - ( xz_DampRateH + xz_DampRateV ) * xz_VarB * DelTime xz_VarA = xz_Var end subroutine DampSponge_xz !!!------------------------------------------------------------------------!!! subroutine DampSponge_xr(xr_VarA, xr_VarB, DelTime) ! ! sf 格子点に対するスポンジ層 ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 real(8), intent(inout):: xr_VarA(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8), intent(in) :: xr_VarB(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8), intent(in) :: DelTime real(8) :: xr_Var(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !スポンジ層によるダンピングを計算 xr_Var = xr_VarA - ( xr_DampRateH + xr_DampRateV )* xr_VarB * DelTime xr_VarA = xr_Var end subroutine DampSponge_xr !!!------------------------------------------------------------------------!!! subroutine DampSponge_pz(pz_VarA, pz_VarB, DelTime) ! ! fs 格子点に対するスポンジ層 ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 real(8), intent(inout):: pz_VarA(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8), intent(in) :: pz_VarB(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8), intent(in) :: DelTime real(8) :: pz_Var(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !スポンジ層によるダンピングを計算 pz_Var = pz_VarA - ( pz_DampRateH + pz_DampRateV ) * pz_VarB * DelTime pz_VarA = pz_Var end subroutine DampSponge_pz end module Damping