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/DataBoxTag.hpp"
7 : #include "DataStructures/Tensor/TypeAliases.hpp"
8 : #include "DataStructures/Variables.hpp"
9 : #include "Evolution/DiscontinuousGalerkin/TimeDerivativeDecisions.hpp"
10 : #include "Evolution/Systems/GrMhd/ValenciaDivClean/TagsDeclarations.hpp"
11 : #include "NumericalAlgorithms/LinearOperators/PartialDerivatives.hpp"
12 : #include "PointwiseFunctions/GeneralRelativity/TagsDeclarations.hpp"
13 : #include "PointwiseFunctions/Hydro/Tags.hpp"
14 : #include "PointwiseFunctions/Hydro/TagsDeclarations.hpp"
15 : #include "Utilities/TMPL.hpp"
16 :
17 : /// \cond
18 : namespace gsl {
19 : template <typename T>
20 : class not_null;
21 : } // namespace gsl
22 :
23 : class DataVector;
24 : /// \endcond
25 :
26 : namespace grmhd::ValenciaDivClean {
27 : /*!
28 : * \brief Compute the time derivative of the conserved variables for the
29 : * Valencia formulation of the GRMHD equations with divergence cleaning.
30 : */
31 1 : struct TimeDerivativeTerms {
32 0 : struct MagneticFieldOneForm : db::SimpleTag {
33 0 : using type = tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>;
34 : };
35 0 : struct TildeSUp : db::SimpleTag {
36 0 : using type = tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>;
37 : };
38 0 : struct DensitizedStress : db::SimpleTag {
39 0 : using type = tnsr::II<DataVector, 3, Frame::Inertial>;
40 : };
41 0 : struct OneOverLorentzFactorSquared : db::SimpleTag {
42 0 : using type = Scalar<DataVector>;
43 : };
44 0 : struct PressureStarLapseSqrtDetSpatialMetric : db::SimpleTag {
45 0 : using type = Scalar<DataVector>;
46 : };
47 0 : struct PressureStar : db::SimpleTag {
48 0 : using type = Scalar<DataVector>;
49 : };
50 0 : struct EnthalpyTimesDensityWSquaredPlusBSquared : db::SimpleTag {
51 0 : using type = Scalar<DataVector>;
52 : };
53 0 : struct LapseTimesbOverW : db::SimpleTag {
54 0 : using type = tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>;
55 : };
56 :
57 0 : using temporary_tags = tmpl::list<
58 : // Flux terms
59 : hydro::Tags::SpatialVelocityOneForm<DataVector, 3, Frame::Inertial>,
60 : hydro::Tags::MagneticFieldOneForm<DataVector, 3, Frame::Inertial>,
61 : hydro::Tags::MagneticFieldDotSpatialVelocity<DataVector>,
62 : hydro::Tags::MagneticFieldSquared<DataVector>,
63 : OneOverLorentzFactorSquared, PressureStar,
64 : PressureStarLapseSqrtDetSpatialMetric,
65 : hydro::Tags::TransportVelocity<DataVector, 3, Frame::Inertial>,
66 : LapseTimesbOverW,
67 :
68 : // Source terms
69 : TildeSUp, DensitizedStress,
70 : gr::Tags::SpatialChristoffelFirstKind<DataVector, 3>,
71 : gr::Tags::SpatialChristoffelSecondKind<DataVector, 3>,
72 : gr::Tags::TraceSpatialChristoffelSecondKind<DataVector, 3>,
73 : EnthalpyTimesDensityWSquaredPlusBSquared,
74 :
75 : // Need lapse, shift, and inverse spatial metric to be projected to the
76 : // boundary for Riemann solvers.
77 : gr::Tags::Lapse<DataVector>, gr::Tags::Shift<DataVector, 3>,
78 : gr::Tags::InverseSpatialMetric<DataVector, 3>>;
79 0 : using argument_tags =
80 : tmpl::list<grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeD,
81 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeYe,
82 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeTau,
83 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeS<>,
84 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildeB<>,
85 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::TildePhi,
86 : gr::Tags::Lapse<DataVector>, gr::Tags::Shift<DataVector, 3>,
87 : gr::Tags::SqrtDetSpatialMetric<DataVector>,
88 : gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, 3>,
89 : gr::Tags::InverseSpatialMetric<DataVector, 3>,
90 : ::Tags::deriv<gr::Tags::Lapse<DataVector>, tmpl::size_t<3>,
91 : Frame::Inertial>,
92 : ::Tags::deriv<gr::Tags::Shift<DataVector, 3>, tmpl::size_t<3>,
93 : Frame::Inertial>,
94 : ::Tags::deriv<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, 3>,
95 : tmpl::size_t<3>, Frame::Inertial>,
96 : hydro::Tags::Pressure<DataVector>,
97 : hydro::Tags::SpatialVelocity<DataVector, 3>,
98 : hydro::Tags::LorentzFactor<DataVector>,
99 : hydro::Tags::MagneticField<DataVector, 3>,
100 : hydro::Tags::RestMassDensity<DataVector>,
101 : hydro::Tags::ElectronFraction<DataVector>,
102 : hydro::Tags::SpecificInternalEnergy<DataVector>,
103 : gr::Tags::ExtrinsicCurvature<DataVector, 3>,
104 : grmhd::ValenciaDivClean::Tags::ConstraintDampingParameter>;
105 :
106 0 : static evolution::dg::TimeDerivativeDecisions<3> apply(
107 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> /*non_flux_terms_dt_tilde_d*/,
108 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> /*non_flux_terms_dt_tilde_ye*/,
109 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> non_flux_terms_dt_tilde_tau,
110 : gsl::not_null<tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
111 : non_flux_terms_dt_tilde_s,
112 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
113 : non_flux_terms_dt_tilde_b,
114 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> non_flux_terms_dt_tilde_phi,
115 :
116 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_d_flux,
117 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_ye_flux,
118 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_tau_flux,
119 : gsl::not_null<tnsr::Ij<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_s_flux,
120 : gsl::not_null<tnsr::IJ<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_b_flux,
121 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_phi_flux,
122 :
123 : gsl::not_null<tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
124 : spatial_velocity_one_form,
125 : gsl::not_null<tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
126 : magnetic_field_one_form,
127 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> magnetic_field_dot_spatial_velocity,
128 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> magnetic_field_squared,
129 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> one_over_w_squared,
130 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> pressure_star,
131 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*>
132 : pressure_star_lapse_sqrt_det_spatial_metric,
133 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
134 : transport_velocity,
135 : gsl::not_null<tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> lapse_b_over_w,
136 :
137 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> tilde_s_up,
138 : gsl::not_null<tnsr::II<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
139 : densitized_stress,
140 : gsl::not_null<tnsr::ijj<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
141 : spatial_christoffel_first_kind,
142 : gsl::not_null<tnsr::Ijj<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
143 : spatial_christoffel_second_kind,
144 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
145 : trace_spatial_christoffel_second,
146 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> h_rho_w_squared_plus_b_squared,
147 :
148 : gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> temp_lapse,
149 : gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>*> temp_shift,
150 : gsl::not_null<tnsr::II<DataVector, 3, Frame::Inertial>*>
151 : temp_inverse_spatial_metric,
152 :
153 : const Scalar<DataVector>& tilde_d, const Scalar<DataVector>& tilde_ye,
154 : const Scalar<DataVector>& tilde_tau,
155 : const tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>& tilde_s,
156 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& tilde_b,
157 : const Scalar<DataVector>& tilde_phi, const Scalar<DataVector>& lapse,
158 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& shift,
159 : const Scalar<DataVector>& sqrt_det_spatial_metric,
160 : const tnsr::ii<DataVector, 3, Frame::Inertial>& spatial_metric,
161 : const tnsr::II<DataVector, 3, Frame::Inertial>& inv_spatial_metric,
162 : const tnsr::i<DataVector, 3, Frame::Inertial>& d_lapse,
163 : const tnsr::iJ<DataVector, 3, Frame::Inertial>& d_shift,
164 : const tnsr::ijj<DataVector, 3, Frame::Inertial>& d_spatial_metric,
165 : const Scalar<DataVector>& pressure,
166 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& spatial_velocity,
167 : const Scalar<DataVector>& lorentz_factor,
168 : const tnsr::I<DataVector, 3, Frame::Inertial>& magnetic_field,
169 :
170 : const Scalar<DataVector>& rest_mass_density,
171 : const Scalar<DataVector>& electron_fraction,
172 : const Scalar<DataVector>& specific_internal_energy,
173 : const tnsr::ii<DataVector, 3, Frame::Inertial>& extrinsic_curvature,
174 : double constraint_damping_parameter);
175 : };
176 : } // namespace grmhd::ValenciaDivClean
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