Line data Source code
1 0 : // Distributed under the MIT License.
2 : // See LICENSE.txt for details.
3 :
4 : #pragma once
5 :
6 : #include "DataStructures/DataBox/Prefixes.hpp"
7 : #include "DataStructures/Tensor/TypeAliases.hpp"
8 : #include "Evolution/Systems/GrMhd/ValenciaDivClean/TagsDeclarations.hpp"
9 : #include "PointwiseFunctions/GeneralRelativity/TagsDeclarations.hpp"
10 : #include "PointwiseFunctions/Hydro/TagsDeclarations.hpp"
11 : #include "Utilities/TMPL.hpp"
12 :
13 : /// \cond
14 : namespace gsl {
15 : template <typename T>
16 : class not_null;
17 : } // namespace gsl
18 :
19 : class DataVector;
20 : /// \endcond
21 :
22 : namespace grmhd {
23 : namespace ValenciaDivClean {
24 : namespace detail {
25 : void fluxes_impl(
26 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_d_flux,
27 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_ye_flux,
28 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_tau_flux,
29 : gsl::not_null<tnsr::Ij<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_s_flux,
30 : gsl::not_null<tnsr::IJ<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_b_flux,
31 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_phi_flux,
32 :
33 : // Temporaries
34 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> transport_velocity,
35 : const tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>& lapse_b_over_w,
36 : const Scalar<DataVector>& magnetic_field_dot_spatial_velocity,
37 : const Scalar<DataVector>& pressure_star_lapse_sqrt_det_spatial_metric,
38 :
39 : // Extra args
40 : const Scalar<DataVector>& tilde_d, const Scalar<DataVector>& tilde_ye,
41 : const Scalar<DataVector>& tilde_tau,
42 : const tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>& tilde_s,
43 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& tilde_b,
44 : const Scalar<DataVector>& tilde_phi, const Scalar<DataVector>& lapse,
45 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& shift,
46 : const tnsr::II<DataVector, 3, Frame::Inertial>& inv_spatial_metric,
47 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& spatial_velocity);
48 : } // namespace detail
49 :
50 : /*!
51 : * \brief The fluxes of the conservative variables
52 : *
53 : * \f{align*}
54 : * F^i({\tilde D}) = &~ {\tilde D} v^i_{tr} \\
55 : * F^i({\tilde Y}_e) = &~ {\tilde Y}_e v^i_{tr} \\
56 : * F^i({\tilde S}_j) = &~ {\tilde S}_j v^i_{tr} + \sqrt{\gamma} \alpha \left( p
57 : * + p_m \right) \delta^i_j - \frac{B_j {\tilde B}^i}{W^2} - v_j {\tilde B}^i
58 : * B^m v_m\\
59 : * F^i({\tilde \tau}) = &~ {\tilde \tau} v^i_{tr} + \sqrt{\gamma} \alpha \left(
60 : * p + p_m \right) v^i - \alpha {\tilde B}^i B^m v_m \\
61 : * F^i({\tilde B}^j) = &~ {\tilde B}^j v^i_{tr} - \alpha v^j {\tilde B}^i +
62 : * \alpha \gamma^{ij} {\tilde \Phi} \\
63 : * F^i({\tilde \Phi}) = &~ \alpha {\tilde B^i} - \beta^i {\tilde \Phi}
64 : * \f}
65 : *
66 : * where the conserved variables \f${\tilde D}\f$, \f${\tilde Y}_e\f$,
67 : * \f${\tilde S}_i\f$, \f${\tilde \tau}\f$, \f${\tilde B}^i\f$, and \f${\tilde
68 : * \Phi}\f$ are a generalized mass-energy density, electron fraction, momentum
69 : * density, specific internal energy density, magnetic field, and divergence
70 : * cleaning field. Furthermore, \f$v^i_{tr} = \alpha v^i - \beta^i\f$ is the
71 : * transport velocity, \f$\alpha\f$ is the lapse, \f$\beta^i\f$ is the shift,
72 : * \f$\gamma\f$ is the determinant of the spatial metric \f$\gamma_{ij}\f$,
73 : * \f$Y_e\f$ is the electron fraction, \f$v^i\f$ is the spatial velocity,
74 : * \f$B^i\f$ is the spatial magnetic field measured by an Eulerian observer,
75 : * \f$p\f$ is the fluid pressure, and \f$p_m = \frac{1}{2} \left[ \left( B^n v_n
76 : * \right)^2 + B^n B_n / W^2 \right]\f$ is the magnetic pressure.
77 : */
78 1 : struct ComputeFluxes {
79 0 : using return_tags =
80 : tmpl::list<::Tags::Flux<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeD,
81 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>,
82 : ::Tags::Flux<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeYe,
83 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>,
84 : ::Tags::Flux<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeTau,
85 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>,
86 : ::Tags::Flux<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeS<>,
87 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>,
88 : ::Tags::Flux<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeB<>,
89 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>,
90 : ::Tags::Flux<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildePhi,
91 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>>;
92 :
93 0 : using argument_tags =
94 : tmpl::list<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeD,
95 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeYe,
96 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeTau,
97 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeS<>,
98 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeB<>,
99 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildePhi,
100 : gr::Tags::Lapse<DataVector>, gr::Tags::Shift<DataVector, 3>,
101 : gr::Tags::SqrtDetSpatialMetric<DataVector>,
102 : gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, 3>,
103 : gr::Tags::InverseSpatialMetric<DataVector, 3>,
104 : hydro::Tags::Pressure<DataVector>,
105 : hydro::Tags::SpatialVelocity<DataVector, 3>,
106 : hydro::Tags::LorentzFactor<DataVector>,
107 : hydro::Tags::MagneticField<DataVector, 3>>;
108 :
109 0 : static void apply(
110 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_d_flux,
111 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_ye_flux,
112 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_tau_flux,
113 : gsl::not_null<tnsr::Ij<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_s_flux,
114 : gsl::not_null<tnsr::IJ<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_b_flux,
115 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_phi_flux,
116 : const Scalar<DataVector>& tilde_d, const Scalar<DataVector>& tilde_ye,
117 : const Scalar<DataVector>& tilde_tau,
118 : const tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>& tilde_s,
119 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& tilde_b,
120 : const Scalar<DataVector>& tilde_phi, const Scalar<DataVector>& lapse,
121 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& shift,
122 : const Scalar<DataVector>& sqrt_det_spatial_metric,
123 : const tnsr::ii<DataVector, 3, Frame::Inertial>& spatial_metric,
124 : const tnsr::II<DataVector, 3, Frame::Inertial>& inv_spatial_metric,
125 : const Scalar<DataVector>& pressure,
126 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& spatial_velocity,
127 : const Scalar<DataVector>& lorentz_factor,
128 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& magnetic_field);
129 : };
130 : } // namespace ValenciaDivClean
131 : } // namespace grmhd
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