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/Tensor/TypeAliases.hpp"
      11              : #include "Evolution/Systems/GeneralizedHarmonic/Tags.hpp"
      12              : #include "PointwiseFunctions/GeneralRelativity/Tags.hpp"
      13              : #include "Utilities/Gsl.hpp"
      14              : #include "Utilities/TMPL.hpp"
      15              : 
      16              : /// \cond
      17              : class DataVector;
      18              : /// \endcond
      19              : 
      20              : namespace gh {
      21              : /// @{
      22              : /*!
      23              :  * \ingroup GeneralRelativityGroup
      24              :  * \brief Computes time derivative of the spatial metric.
      25              :  *
      26              :  * \details Let the generalized harmonic conjugate momentum and spatial
      27              :  * derivative variables be \f$\Pi_{ab} = -n^c \partial_c g_{ab} \f$ and
      28              :  * \f$\Phi_{iab} = \partial_i g_{ab} \f$. As \f$ n_i \equiv 0 \f$. The time
      29              :  * derivative of the spatial metric is given by the time derivative of the
      30              :  * spatial sector of the spacetime metric, i.e.
      31              :  * \f$ \partial_0 \gamma_{ij} = \partial_0 g_{ij} \f$.
      32              :  *
      33              :  * To compute the latter, we use the evolution equation for \f$ g_{ij} \f$,
      34              :  * c.f. eq.(35) of \cite Lindblom2005qh (with \f$\gamma_1 = -1\f$):
      35              :  *
      36              :  * \f[
      37              :  * \partial_0 g_{ab} = - \alpha \Pi_{ab} + \beta^k \Phi_{kab}
      38              :  * \f]
      39              :  */
      40              : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
      41            1 : void time_deriv_of_spatial_metric(
      42              :     gsl::not_null<tnsr::ii<DataType, SpatialDim, Frame>*> dt_spatial_metric,
      43              :     const Scalar<DataType>& lapse,
      44              :     const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>& shift,
      45              :     const tnsr::iaa<DataType, SpatialDim, Frame>& phi,
      46              :     const tnsr::aa<DataType, SpatialDim, Frame>& pi);
      47              : 
      48              : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
      49            1 : tnsr::ii<DataType, SpatialDim, Frame> time_deriv_of_spatial_metric(
      50              :     const Scalar<DataType>& lapse,
      51              :     const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>& shift,
      52              :     const tnsr::iaa<DataType, SpatialDim, Frame>& phi,
      53              :     const tnsr::aa<DataType, SpatialDim, Frame>& pi);
      54              : /// @}
      55              : 
      56              : namespace Tags {
      57              : /*!
      58              :  * \brief Compute item to get time derivative of the spatial metric from
      59              :  *        generalized harmonic and geometric variables
      60              :  *
      61              :  * \details See `time_deriv_of_spatial_metric()`. Can be retrieved using
      62              :  * `gr::Tags::SpatialMetric` wrapped in `Tags::dt`.
      63              :  */
      64              : template <size_t SpatialDim, typename Frame>
      65            1 : struct TimeDerivSpatialMetricCompute
      66              :     : ::Tags::dt<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, SpatialDim, Frame>>,
      67              :       db::ComputeTag {
      68            0 :   using argument_tags =
      69              :       tmpl::list<gr::Tags::Lapse<DataVector>,
      70              :                  gr::Tags::Shift<DataVector, SpatialDim, Frame>,
      71              :                  Phi<DataVector, SpatialDim, Frame>,
      72              :                  Pi<DataVector, SpatialDim, Frame>>;
      73              : 
      74            0 :   using return_type = tnsr::ii<DataVector, SpatialDim, Frame>;
      75              : 
      76            0 :   static constexpr auto function = static_cast<void (*)(
      77              :       gsl::not_null<tnsr::ii<DataVector, SpatialDim, Frame>*>,
      78              :       const Scalar<DataVector>&, const tnsr::I<DataVector, SpatialDim, Frame>&,
      79              :       const tnsr::iaa<DataVector, SpatialDim, Frame>&,
      80              :       const tnsr::aa<DataVector, SpatialDim, Frame>&)>(
      81              :       &time_deriv_of_spatial_metric<DataVector, SpatialDim, Frame>);
      82              : 
      83            0 :   using base =
      84              :       ::Tags::dt<gr::Tags::SpatialMetric<DataVector, SpatialDim, Frame>>;
      85              : };
      86              : }  // namespace Tags
      87              : }  // namespace gh