Line data Source code
1 0 : // Distributed under the MIT License.
2 : // See LICENSE.txt for details.
3 :
4 : #pragma once
5 :
6 : #include <memory>
7 : #include <optional>
8 : #include <pup.h>
9 : #include <string>
10 : #include <type_traits>
11 :
12 : #include "DataStructures/DataBox/Prefixes.hpp"
13 : #include "DataStructures/DataVector.hpp"
14 : #include "DataStructures/Tensor/Tensor.hpp"
15 : #include "DataStructures/Variables.hpp"
16 : #include "Evolution/BoundaryConditions/Type.hpp"
17 : #include "Evolution/Systems/RelativisticEuler/Valencia/BoundaryConditions/BoundaryCondition.hpp"
18 : #include "Evolution/Systems/RelativisticEuler/Valencia/ConservativeFromPrimitive.hpp"
19 : #include "Evolution/Systems/RelativisticEuler/Valencia/Fluxes.hpp"
20 : #include "Evolution/Systems/RelativisticEuler/Valencia/Tags.hpp"
21 : #include "Options/Options.hpp"
22 : #include "PointwiseFunctions/AnalyticData/Tags.hpp"
23 : #include "PointwiseFunctions/AnalyticSolutions/AnalyticSolution.hpp"
24 : #include "Time/Tags.hpp"
25 : #include "Utilities/Gsl.hpp"
26 : #include "Utilities/Serialization/CharmPupable.hpp"
27 : #include "Utilities/TMPL.hpp"
28 :
29 : /// \cond
30 : namespace domain::Tags {
31 : template <size_t Dim, typename Frame>
32 : struct Coordinates;
33 : } // namespace domain::Tags
34 : /// \endcond
35 :
36 : namespace RelativisticEuler::Valencia::BoundaryConditions {
37 : /*!
38 : * \brief Sets Dirichlet boundary conditions using the analytic solution or
39 : * analytic data.
40 : */
41 : template <size_t Dim>
42 1 : class DirichletAnalytic final : public BoundaryCondition<Dim> {
43 : public:
44 0 : using options = tmpl::list<>;
45 0 : static constexpr Options::String help{
46 : "DirichletAnalytic boundary conditions using either analytic solution or "
47 : "analytic data."};
48 :
49 0 : DirichletAnalytic() = default;
50 0 : DirichletAnalytic(DirichletAnalytic&&) = default;
51 0 : DirichletAnalytic& operator=(DirichletAnalytic&&) = default;
52 0 : DirichletAnalytic(const DirichletAnalytic&) = default;
53 0 : DirichletAnalytic& operator=(const DirichletAnalytic&) = default;
54 0 : ~DirichletAnalytic() override = default;
55 :
56 0 : explicit DirichletAnalytic(CkMigrateMessage* msg);
57 :
58 0 : WRAPPED_PUPable_decl_base_template(
59 : domain::BoundaryConditions::BoundaryCondition, DirichletAnalytic);
60 :
61 0 : auto get_clone() const -> std::unique_ptr<
62 : domain::BoundaryConditions::BoundaryCondition> override;
63 :
64 0 : static constexpr evolution::BoundaryConditions::Type bc_type =
65 : evolution::BoundaryConditions::Type::Ghost;
66 :
67 0 : void pup(PUP::er& p) override;
68 :
69 0 : using dg_interior_evolved_variables_tags = tmpl::list<>;
70 0 : using dg_interior_temporary_tags =
71 : tmpl::list<domain::Tags::Coordinates<Dim, Frame::Inertial>>;
72 0 : using dg_interior_primitive_variables_tags = tmpl::list<>;
73 0 : using dg_gridless_tags =
74 : tmpl::list<::Tags::Time, ::Tags::AnalyticSolutionOrData>;
75 :
76 : template <typename AnalyticSolutionOrData>
77 0 : std::optional<std::string> dg_ghost(
78 : const gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> tilde_d,
79 : const gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> tilde_tau,
80 : const gsl::not_null<tnsr::i<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*> tilde_s,
81 :
82 : const gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*>
83 : flux_tilde_d,
84 : const gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*>
85 : flux_tilde_tau,
86 : const gsl::not_null<tnsr::Ij<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*>
87 : flux_tilde_s,
88 :
89 : const gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> lapse,
90 : const gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*> shift,
91 : const gsl::not_null<tnsr::ii<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*>
92 : spatial_metric,
93 : const gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> rest_mass_density,
94 : const gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> specific_internal_energy,
95 : const gsl::not_null<Scalar<DataVector>*> specific_enthalpy,
96 : const gsl::not_null<tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*>
97 : spatial_velocity,
98 : const gsl::not_null<tnsr::II<DataVector, Dim, Frame::Inertial>*>
99 : inv_spatial_metric,
100 :
101 : const std::optional<
102 : tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>>& /*face_mesh_velocity*/,
103 : const tnsr::i<DataVector, Dim, Frame::Inertial>& /*normal_covector*/,
104 : const tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>& /*normal_vector*/,
105 : const tnsr::I<DataVector, Dim, Frame::Inertial>& coords,
106 : const double time,
107 : const AnalyticSolutionOrData& analytic_solution_or_data) const {
108 : auto boundary_values = [&analytic_solution_or_data, &coords, &time]() {
109 : if constexpr (is_analytic_solution_v<AnalyticSolutionOrData>) {
110 : return analytic_solution_or_data.variables(
111 : coords, time,
112 : tmpl::list<hydro::Tags::RestMassDensity<DataVector>,
113 : hydro::Tags::SpecificInternalEnergy<DataVector>,
114 : hydro::Tags::SpecificEnthalpy<DataVector>,
115 : hydro::Tags::Pressure<DataVector>,
116 : hydro::Tags::SpatialVelocity<DataVector, Dim>,
117 : hydro::Tags::LorentzFactor<DataVector>,
118 : gr::Tags::SqrtDetSpatialMetric<DataVector>,
119 : gr::Tags::Lapse<DataVector>,
120 : gr::Tags::Shift<DataVector, Dim>,
121 : gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, Dim>,
122 : gr::Tags::InverseSpatialMetric<DataVector, Dim>>{});
123 : } else {
124 : (void)time;
125 : return analytic_solution_or_data.variables(
126 : coords,
127 : tmpl::list<hydro::Tags::RestMassDensity<DataVector>,
128 : hydro::Tags::SpecificInternalEnergy<DataVector>,
129 : hydro::Tags::SpecificEnthalpy<DataVector>,
130 : hydro::Tags::Pressure<DataVector>,
131 : hydro::Tags::SpatialVelocity<DataVector, Dim>,
132 : hydro::Tags::LorentzFactor<DataVector>,
133 : gr::Tags::SqrtDetSpatialMetric<DataVector>,
134 : gr::Tags::Lapse<DataVector>,
135 : gr::Tags::Shift<DataVector, Dim>,
136 : gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, Dim>,
137 : gr::Tags::InverseSpatialMetric<DataVector, Dim>>{});
138 : }
139 : }();
140 :
141 : *lapse = get<gr::Tags::Lapse<DataVector>>(boundary_values);
142 : *shift = get<gr::Tags::Shift<DataVector, Dim>>(boundary_values);
143 : *spatial_metric =
144 : get<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, Dim>>(boundary_values);
145 : *inv_spatial_metric =
146 : get<gr::Tags::InverseSpatialMetric<DataVector, Dim>>(boundary_values);
147 : *rest_mass_density =
148 : get<hydro::Tags::RestMassDensity<DataVector>>(boundary_values);
149 : *specific_internal_energy =
150 : get<hydro::Tags::SpecificInternalEnergy<DataVector>>(boundary_values);
151 : *specific_enthalpy =
152 : get<hydro::Tags::SpecificEnthalpy<DataVector>>(boundary_values);
153 : *spatial_velocity =
154 : get<hydro::Tags::SpatialVelocity<DataVector, Dim>>(boundary_values);
155 :
156 : const auto& pressure =
157 : get<hydro::Tags::Pressure<DataVector>>(boundary_values);
158 : const auto& lorentz_factor =
159 : get<hydro::Tags::LorentzFactor<DataVector>>(boundary_values);
160 : const auto& sqrt_det_spatial_metric =
161 : get<gr::Tags::SqrtDetSpatialMetric<DataVector>>(boundary_values);
162 :
163 : ConservativeFromPrimitive<Dim>::apply(
164 : tilde_d, tilde_tau, tilde_s, *rest_mass_density,
165 : *specific_internal_energy, *specific_enthalpy, pressure,
166 : *spatial_velocity, lorentz_factor, sqrt_det_spatial_metric,
167 : *spatial_metric);
168 : ComputeFluxes<Dim>::apply(flux_tilde_d, flux_tilde_tau, flux_tilde_s,
169 : *tilde_d, *tilde_tau, *tilde_s, *lapse, *shift,
170 : sqrt_det_spatial_metric, pressure,
171 : *spatial_velocity);
172 :
173 : return {};
174 : }
175 : };
176 : } // namespace RelativisticEuler::Valencia::BoundaryConditions
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