Line data Source code
1 0 : // Distributed under the MIT License.
2 : // See LICENSE.txt for details.
3 :
4 : #pragma once
5 :
6 : #include <cstddef>
7 :
8 : #include "DataStructures/DataBox/Prefixes.hpp"
9 : #include "DataStructures/DataBox/Tag.hpp"
10 : #include "DataStructures/DataVector.hpp"
11 : #include "DataStructures/Tensor/Tensor.hpp"
12 : #include "Evolution/Systems/GeneralizedHarmonic/Tags.hpp"
13 : #include "PointwiseFunctions/GeneralRelativity/Tags.hpp"
14 : #include "Utilities/ContainerHelpers.hpp"
15 : #include "Utilities/Gsl.hpp"
16 : #include "Utilities/TMPL.hpp"
17 :
18 : /// \cond
19 : namespace domain {
20 : namespace Tags {
21 : template <size_t Dim, typename Frame>
22 : struct Coordinates;
23 : } // namespace Tags
24 : } // namespace domain
25 : class DataVector;
26 : template <typename X, typename Symm, typename IndexList>
27 : class Tensor;
28 : /// \endcond
29 :
30 : namespace gh {
31 : /// @{
32 : /*!
33 : * \ingroup GeneralRelativityGroup
34 : * \brief Computes the auxiliary variable \f$\Phi_{iab}\f$ used by the
35 : * generalized harmonic formulation of Einstein's equations.
36 : *
37 : * \details If \f$ \alpha, \beta^i\f$ and \f$ \gamma_{ij} \f$ are the lapse,
38 : * shift and spatial metric respectively, then \f$\Phi_{iab} \f$ is computed as
39 : *
40 : * \f{align}
41 : * \Phi_{ktt} &= - 2 \alpha \partial_k \alpha
42 : * + 2 \gamma_{mn} \beta^m \partial_k \beta^n
43 : * + \beta^m \beta^n \partial_k \gamma_{mn} \\
44 : * \Phi_{kti} &= \gamma_{mi} \partial_k \beta^m
45 : * + \beta^m \partial_k \gamma_{mi} \\
46 : * \Phi_{kij} &= \partial_k \gamma_{ij}
47 : * \f}
48 : */
49 : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
50 1 : void phi(gsl::not_null<tnsr::iaa<DataType, SpatialDim, Frame>*> phi,
51 : const Scalar<DataType>& lapse,
52 : const tnsr::i<DataType, SpatialDim, Frame>& deriv_lapse,
53 : const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>& shift,
54 : const tnsr::iJ<DataType, SpatialDim, Frame>& deriv_shift,
55 : const tnsr::ii<DataType, SpatialDim, Frame>& spatial_metric,
56 : const tnsr::ijj<DataType, SpatialDim, Frame>& deriv_spatial_metric);
57 :
58 : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
59 1 : tnsr::iaa<DataType, SpatialDim, Frame> phi(
60 : const Scalar<DataType>& lapse,
61 : const tnsr::i<DataType, SpatialDim, Frame>& deriv_lapse,
62 : const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>& shift,
63 : const tnsr::iJ<DataType, SpatialDim, Frame>& deriv_shift,
64 : const tnsr::ii<DataType, SpatialDim, Frame>& spatial_metric,
65 : const tnsr::ijj<DataType, SpatialDim, Frame>& deriv_spatial_metric);
66 : /// @}
67 :
68 : namespace Tags {
69 : /*!
70 : * \brief Compute item for the auxiliary variable \f$\Phi_{iab}\f$ used by the
71 : * generalized harmonic formulation of Einstein's equations.
72 : *
73 : * \details See `phi()`. Can be retrieved using
74 : * `gh::Tags::Phi`.
75 : */
76 : template <size_t SpatialDim, typename Frame>
77 1 : struct PhiCompute : Phi<DataVector, SpatialDim, Frame>, db::ComputeTag {
78 0 : using argument_tags = tmpl::list<
79 : gr::Tags::Lapse<DataVector>,
80 : ::Tags::deriv<gr::Tags::Lapse<DataVector>, tmpl::size_t<SpatialDim>,
81 : Frame>,
82 : gr::Tags::Shift<DataVector, SpatialDim, Frame>,
83 : ::Tags::deriv<gr::Tags::Shift<DataVector, SpatialDim, Frame>,
84 : tmpl::size_t<SpatialDim>, Frame>,
85 : gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, SpatialDim, Frame>,
86 : ::Tags::deriv<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, SpatialDim, Frame>,
87 : tmpl::size_t<SpatialDim>, Frame>>;
88 :
89 0 : using return_type = tnsr::iaa<DataVector, SpatialDim, Frame>;
90 :
91 0 : static constexpr auto function = static_cast<void (*)(
92 : gsl::not_null<tnsr::iaa<DataVector, SpatialDim, Frame>*>,
93 : const Scalar<DataVector>&, const tnsr::i<DataVector, SpatialDim, Frame>&,
94 : const tnsr::I<DataVector, SpatialDim, Frame>&,
95 : const tnsr::iJ<DataVector, SpatialDim, Frame>&,
96 : const tnsr::ii<DataVector, SpatialDim, Frame>&,
97 : const tnsr::ijj<DataVector, SpatialDim, Frame>&)>(
98 : &phi<DataVector, SpatialDim, Frame>);
99 :
100 0 : using base = Phi<DataVector, SpatialDim, Frame>;
101 : };
102 : } // namespace Tags
103 : } // namespace gh
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