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root/OpenMD/branches/development/src/nonbonded/InteractionManager.cpp
(Generate patch)

Comparing branches/development/src/nonbonded/InteractionManager.cpp (file contents):
Revision 1502 by gezelter, Sat Oct 2 19:53:32 2010 UTC vs.
Revision 1576 by gezelter, Wed Jun 8 16:05:07 2011 UTC

# Line 42 | Line 42 | namespace OpenMD {
42   #include "nonbonded/InteractionManager.hpp"
43  
44   namespace OpenMD {
45
46  bool InteractionManager::initialized_ = false;
47  ForceField* InteractionManager::forceField_ = NULL;  
48  InteractionManager* InteractionManager::_instance = NULL;
49  map<int, AtomType*> InteractionManager::typeMap_;
50  map<pair<AtomType*, AtomType*>, set<NonBondedInteraction*> > InteractionManager::interactions_;
51
52  InteractionManager* InteractionManager::Instance() {
53    if (!_instance) {
54      _instance = new InteractionManager();
55    }
56    return _instance;
57  }
45  
46 <  void InteractionManager::initialize() {
47 <    
46 >  InteractionManager::InteractionManager() {
47 >
48 >    initialized_ = false;
49 >        
50      lj_ = new LJ();
51      gb_ = new GB();
52      sticky_ = new Sticky();
53 +    morse_ = new Morse();
54      eam_ = new EAM();
55      sc_ = new SC();
66    morse_ = new Morse();
56      electrostatic_ = new Electrostatic();
57 +    maw_ = new MAW();
58 +  }
59  
60 +  void InteractionManager::initialize() {
61 +    
62 +    ForceField* forceField_ = info_->getForceField();
63 +    
64      lj_->setForceField(forceField_);
65      gb_->setForceField(forceField_);
66      sticky_->setForceField(forceField_);
# Line 73 | Line 68 | namespace OpenMD {
68      sc_->setForceField(forceField_);
69      morse_->setForceField(forceField_);
70      electrostatic_->setForceField(forceField_);
71 +    maw_->setForceField(forceField_);
72  
73      ForceField::AtomTypeContainer* atomTypes = forceField_->getAtomTypes();
74      ForceField::AtomTypeContainer::MapTypeIterator i1, i2;
# Line 143 | Line 139 | namespace OpenMD {
139          // look for an explicitly-set non-bonded interaction type using the
140          // two atom types.
141          NonBondedInteractionType* nbiType = forceField_->getNonBondedInteractionType(atype1->getName(), atype2->getName());
142 +        
143 +        if (nbiType != NULL) {
144  
145 <        if (nbiType->isLennardJones()) {
146 <          // We found an explicit Lennard-Jones interaction.  
147 <          // override all other vdw entries for this pair of atom types:
148 <          set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
149 <          for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it) {
150 <            InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
151 <            if (ifam == VANDERWAALS_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
145 >          if (nbiType->isLennardJones()) {
146 >            // We found an explicit Lennard-Jones interaction.  
147 >            // override all other vdw entries for this pair of atom types:
148 >            set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
149 >            for (it = interactions_[key].begin();
150 >                 it != interactions_[key].end(); ++it) {
151 >              InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
152 >              if (ifam == VANDERWAALS_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
153 >            }
154 >            interactions_[key].insert(lj_);
155 >            vdwExplicit = true;
156            }
157 <          interactions_[key].insert(lj_);
158 <          vdwExplicit = true;
159 <        }
160 <
161 <        if (nbiType->isMorse()) {
162 <          if (vdwExplicit) {
163 <            sprintf( painCave.errMsg,
164 <                     "InteractionManager::initialize found more than one explicit\n"
165 <                     "\tvan der Waals interaction for atom types %s - %s\n",
166 <                     atype1->getName().c_str(), atype2->getName().c_str());
167 <            painCave.severity = OPENMD_ERROR;
168 <            painCave.isFatal = 1;
169 <            simError();
157 >          
158 >          if (nbiType->isMorse()) {
159 >            if (vdwExplicit) {
160 >              sprintf( painCave.errMsg,
161 >                       "InteractionManager::initialize found more than one "
162 >                       "explicit \n"
163 >                       "\tvan der Waals interaction for atom types %s - %s\n",
164 >                       atype1->getName().c_str(), atype2->getName().c_str());
165 >              painCave.severity = OPENMD_ERROR;
166 >              painCave.isFatal = 1;
167 >              simError();
168 >            }
169 >            // We found an explicit Morse interaction.  
170 >            // override all other vdw entries for this pair of atom types:
171 >            set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
172 >            for (it = interactions_[key].begin();
173 >                 it != interactions_[key].end(); ++it) {
174 >              InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
175 >              if (ifam == VANDERWAALS_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
176 >            }
177 >            interactions_[key].insert(morse_);
178 >            vdwExplicit = true;
179            }
180 <          // We found an explicit Morse interaction.  
181 <          // override all other vdw entries for this pair of atom types:
182 <          set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
183 <          for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it) {
184 <            InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
185 <            if (ifam == VANDERWAALS_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
180 >          
181 >          if (nbiType->isEAM()) {
182 >            // We found an explicit EAM interaction.  
183 >            // override all other metallic entries for this pair of atom types:
184 >            set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
185 >            for (it = interactions_[key].begin();
186 >                 it != interactions_[key].end(); ++it) {
187 >              InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
188 >              if (ifam == METALLIC_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
189 >            }
190 >            interactions_[key].insert(eam_);
191 >            metExplicit = true;
192            }
193 <          interactions_[key].insert(morse_);
194 <          vdwExplicit = true;
195 <        }
196 <
197 <        if (nbiType->isEAM()) {
198 <          // We found an explicit EAM interaction.  
199 <          // override all other metallic entries for this pair of atom types:
200 <          set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
201 <          for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it) {
202 <            InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
203 <            if (ifam == METALLIC_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
193 >          
194 >          if (nbiType->isSC()) {
195 >            if (metExplicit) {
196 >              sprintf( painCave.errMsg,
197 >                       "InteractionManager::initialize found more than one "
198 >                       "explicit\n"
199 >                       "\tmetallic interaction for atom types %s - %s\n",
200 >                       atype1->getName().c_str(), atype2->getName().c_str());
201 >              painCave.severity = OPENMD_ERROR;
202 >              painCave.isFatal = 1;
203 >              simError();
204 >            }
205 >            // We found an explicit Sutton-Chen interaction.  
206 >            // override all other metallic entries for this pair of atom types:
207 >            set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
208 >            for (it = interactions_[key].begin();
209 >                 it != interactions_[key].end(); ++it) {
210 >              InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
211 >              if (ifam == METALLIC_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
212 >            }
213 >            interactions_[key].insert(sc_);
214 >            metExplicit = true;
215            }
216 <          interactions_[key].insert(eam_);
217 <          metExplicit = true;
216 >          
217 >          if (nbiType->isMAW()) {
218 >            if (vdwExplicit) {
219 >              sprintf( painCave.errMsg,
220 >                       "InteractionManager::initialize found more than one "
221 >                       "explicit\n"
222 >                       "\tvan der Waals interaction for atom types %s - %s\n",
223 >                       atype1->getName().c_str(), atype2->getName().c_str());
224 >              painCave.severity = OPENMD_ERROR;
225 >              painCave.isFatal = 1;
226 >              simError();
227 >            }
228 >            // We found an explicit MAW interaction.  
229 >            // override all other vdw entries for this pair of atom types:
230 >            set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
231 >            for (it = interactions_[key].begin();
232 >                 it != interactions_[key].end(); ++it) {
233 >              InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
234 >              if (ifam == VANDERWAALS_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
235 >            }
236 >            interactions_[key].insert(maw_);
237 >            vdwExplicit = true;
238 >          }        
239          }
191
192        if (nbiType->isSC()) {
193          if (metExplicit) {
194            sprintf( painCave.errMsg,
195                     "InteractionManager::initialize found more than one explicit\n"
196                     "\tmetallic interaction for atom types %s - %s\n",
197                     atype1->getName().c_str(), atype2->getName().c_str());
198            painCave.severity = OPENMD_ERROR;
199            painCave.isFatal = 1;
200            simError();
201          }
202          // We found an explicit Sutton-Chen interaction.  
203          // override all other metallic entries for this pair of atom types:
204          set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
205          for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it) {
206            InteractionFamily ifam = (*it)->getFamily();
207            if (ifam == METALLIC_FAMILY) interactions_[key].erase(*it);
208          }
209          interactions_[key].insert(sc_);
210          metExplicit = true;
211        }
240        }
241      }
242      
243 <    // make sure every pair of atom types has a non-bonded interaction:
244 <    for (atype1 = atomTypes->beginType(i1); atype1 != NULL;
245 <         atype1 = atomTypes->nextType(i1)) {
246 <      for (atype2 = atomTypes->beginType(i2); atype2 != NULL;
247 <           atype2 = atomTypes->nextType(i2)) {
243 >    
244 >    // make sure every pair of atom types in this simulation has a
245 >    // non-bonded interaction:
246 >
247 >    set<AtomType*> simTypes = info_->getSimulatedAtomTypes();
248 >    set<AtomType*>::iterator it, jt;
249 >    for (it = simTypes.begin(); it != simTypes.end(); ++it) {
250 >      atype1 = (*it);
251 >      for (jt = simTypes.begin(); jt != simTypes.end(); ++jt) {
252 >        atype2 = (*jt);
253          key = make_pair(atype1, atype2);
254          
255          if (interactions_[key].size() == 0) {
# Line 230 | Line 263 | namespace OpenMD {
263          }
264        }
265      }
233  }
266  
267 <
236 <  void InteractionManager::doPrePair(AtomType* atype1,
237 <                                     AtomType* atype2,
238 <                                     RealType rij,
239 <                                     RealType &rho_i_at_j,
240 <                                     RealType &rho_j_at_i) {
241 <    
267 >    initialized_ = true;
268    }
269    
270 <  void InteractionManager::doPreForce(AtomType* atype,
271 <                                      RealType rho,      
272 <                                      RealType &frho,
273 <                                      RealType &dfrhodrho) {
274 <  }
270 >  void InteractionManager::doPrePair(InteractionData idat){
271 >    
272 >    if (!initialized_) initialize();
273 >        
274 >    set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
275  
276 <  void InteractionManager::doSkipCorrection(AtomType* atype1,      
277 <                                            AtomType* atype2,
278 <                                            Vector3d d,
279 <                                            RealType rij,
280 <                                            RealType &skippedCharge1,
281 <                                            RealType &skippedCharge2,
282 <                                            RealType sw,
283 <                                            RealType electroMult,
258 <                                            RealType &pot,
259 <                                            RealType &vpair,
260 <                                            Vector3d &f1,
261 <                                            Mat3x3d eFrame1,
262 <                                            Mat3x3d eFrame2,
263 <                                            Vector3d &t1,
264 <                                            Vector3d &t2) {
276 >    for (it = interactions_[ idat.atypes ].begin();
277 >         it != interactions_[ idat.atypes ].end(); ++it){
278 >      if ((*it)->getFamily() == METALLIC_FAMILY) {
279 >        dynamic_cast<MetallicInteraction*>(*it)->calcDensity(idat);
280 >      }
281 >    }
282 >    
283 >    return;    
284    }
285    
286 <  void InteractionManager::doSelfCorrection(AtomType* atype,
268 <                                            Mat3x3d eFrame,
269 <                                            RealType skippedCharge,
270 <                                            RealType &pot,
271 <                                            Vector3d &t) {
272 <  }
286 >  void InteractionManager::doPreForce(SelfData sdat){
287  
274  void InteractionManager::do_prepair(int *atid1, int *atid2, RealType *rij, RealType *rho_i_at_j, RealType *rho_j_at_i){
275    
288      if (!initialized_) initialize();
277    AtomType* atype1 = typeMap_[*atid1];
278    AtomType* atype2 = typeMap_[*atid2];
289      
290 <    doPrePair(atype1, atype2, *rij, *rho_i_at_j, *rho_j_at_i);
290 >    pair<AtomType*, AtomType*> key = make_pair(sdat.atype, sdat.atype);
291 >    set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
292      
293 +    for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it){
294 +      if ((*it)->getFamily() == METALLIC_FAMILY) {
295 +        dynamic_cast<MetallicInteraction*>(*it)->calcFunctional(sdat);
296 +      }
297 +    }
298 +    
299      return;    
300    }
301  
302 <  void InteractionManager::do_preforce(int *atid, RealType *rho, RealType *frho, RealType *dfrhodrho){
302 >  void InteractionManager::doPair(InteractionData idat){
303 >    
304 >    if (!initialized_) initialize();
305 >  
306 >    set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
307  
308 <    if (!initialized_) initialize();    
309 <    AtomType* atype = typeMap_[*atid];
310 <
290 <    doPreForce(atype, *rho, *frho, *dfrhodrho);
308 >    for (it = interactions_[ idat.atypes ].begin();
309 >         it != interactions_[ idat.atypes ].end(); ++it)
310 >      (*it)->calcForce(idat);
311      
312      return;    
313    }
314  
315 <  void InteractionManager::do_pair(int *atid1, int *atid2, RealType *d, RealType *r, RealType *r2, RealType *rcut, RealType *sw, RealType *vdwMult,RealType *electroMult, RealType *pot, RealType *vpair, RealType *f1, RealType *eFrame1, RealType *eFrame2, RealType *A1, RealType *A2, RealType *t1, RealType *t2, RealType *rho1, RealType *rho2, RealType *dfrho1, RealType *dfrho2, RealType *fshift1, RealType *fshift2){
315 >  void InteractionManager::doSkipCorrection(InteractionData idat){
316  
317 <    if (!initialized_) initialize();
318 <          
299 <    InteractionData idat;
300 <
301 <    idat.atype1 = typeMap_[*atid1];
302 <    idat.atype2 = typeMap_[*atid2];
303 <    idat.d = Vector3d(d);
304 <    idat.rij = *r;
305 <    idat.r2 = *r2;
306 <    idat.rcut = *rcut;
307 <    idat.sw = *sw;
308 <    idat.vdwMult = *vdwMult;
309 <    idat.electroMult = *electroMult;
310 <    idat.pot = *pot;
311 <    idat.vpair = *vpair;
312 <    idat.f1 = Vector3d(f1);
313 <    idat.eFrame1 = Mat3x3d(eFrame1);
314 <    idat.eFrame2 = Mat3x3d(eFrame2);
315 <    idat.A1 = RotMat3x3d(A1);
316 <    idat.A2 = RotMat3x3d(A2);
317 <    idat.t1 = Vector3d(t1);
318 <    idat.t2 = Vector3d(t2);
319 <    idat.rho1 = *rho1;
320 <    idat.rho2 = *rho2;
321 <    idat.dfrho1 = *dfrho1;
322 <    idat.dfrho2 = *dfrho2;
323 <    idat.fshift1 = *fshift1;
324 <    idat.fshift2 = *fshift2;
325 <
326 <    pair<AtomType*, AtomType*> key = make_pair(idat.atype1, idat.atype2);
317 >    if (!initialized_) initialize();  
318 >    
319      set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
320  
321 <    for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it)
322 <      (*it)->calcForce(idat);
321 >    for (it = interactions_[ idat.atypes ].begin();
322 >         it != interactions_[ idat.atypes ].end(); ++it){
323 >      if ((*it)->getFamily() == ELECTROSTATIC_FAMILY) {
324 >        dynamic_cast<ElectrostaticInteraction*>(*it)->calcSkipCorrection(idat);
325 >      }
326 >    }
327      
332    f1[0] = idat.f1.x();
333    f1[1] = idat.f1.y();
334    f1[2] = idat.f1.z();
335    
336    t1[0] = idat.t1.x();
337    t1[1] = idat.t1.y();
338    t1[2] = idat.t1.z();
339    
340    t2[0] = idat.t2.x();
341    t2[1] = idat.t2.y();
342    t2[2] = idat.t2.z();
343
328      return;    
329    }
330  
331 <  void InteractionManager::do_skip_correction(int *atid1, int *atid2, RealType *d, RealType *r, RealType *skippedCharge1, RealType *skippedCharge2, RealType *sw, RealType *electroMult, RealType *pot, RealType *vpair, RealType *f1, RealType *eFrame1, RealType *eFrame2, RealType *t1, RealType *t2){
331 >  void InteractionManager::doSelfCorrection(SelfData sdat){
332  
333      if (!initialized_) initialize();
350          
351    AtomType* atype1 = typeMap_[*atid1];
352    AtomType* atype2 = typeMap_[*atid2];
353    Vector3d disp(d);
354    Vector3d frc(f1);
355    Vector3d trq1(t1);
356    Vector3d trq2(t2);
357    Mat3x3d eFi(eFrame1);
358    Mat3x3d eFj(eFrame2);
359      
360    doSkipCorrection(atype1, atype2, disp, *r, *skippedCharge1, *skippedCharge2, *sw,
361                     *electroMult, *pot,  *vpair, frc, eFi, eFj, trq1, trq2);
362
363    f1[0] = frc.x();
364    f1[1] = frc.y();
365    f1[2] = frc.z();
334      
335 <    t1[0] = trq1.x();
336 <    t1[1] = trq1.y();
369 <    t1[2] = trq1.z();
370 <    
371 <    t2[0] = trq2.x();
372 <    t2[1] = trq2.y();
373 <    t2[2] = trq2.z();
335 >    pair<AtomType*, AtomType*> key = make_pair(sdat.atype, sdat.atype);
336 >    set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
337  
338 <    return;
338 >    for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it){
339 >      if ((*it)->getFamily() == ELECTROSTATIC_FAMILY) {
340 >        dynamic_cast<ElectrostaticInteraction*>(*it)->calcSelfCorrection(sdat);
341 >      }
342 >    }
343 >      
344 >    return;    
345    }
346  
347 <  void InteractionManager::do_self_correction(int *atid, RealType *eFrame, RealType *skippedCharge, RealType *pot, RealType *t){
379 <
347 >  RealType InteractionManager::getSuggestedCutoffRadius(int *atid) {
348      if (!initialized_) initialize();
349 <          
349 >    
350      AtomType* atype = typeMap_[*atid];
383    Mat3x3d eFi(eFrame);
384    Vector3d trq1(t);
385      
386    doSelfCorrection(atype, eFi, *skippedCharge, *pot, trq1);
351  
352 <    t[0] = trq1.x();
353 <    t[1] = trq1.y();
354 <    t[2] = trq1.z();
391 <
392 <    return;
393 <  }
394 <
395 < } //end namespace OpenMD
396 <
397 < extern "C" {
398 <  
399 < #define fortranDoPrePair FC_FUNC(do_prepair, DO_PREPAIR)
400 < #define fortranDoPreForce FC_FUNC(do_preforce, DO_PREFORCE)
401 < #define fortranDoPair FC_FUNC(do_pair, DO_PAIR)
402 < #define fortranDoSkipCorrection FC_FUNC(do_skip_correction, DO_SKIP_CORRECTION)
403 < #define fortranDoSelfCorrection FC_FUNC(do_self_correction, DO_SELF_CORRECTION)
404 < #define fortranGetCutoff FC_FUNC(get_cutoff, GET_CUTOFF)
405 <
406 <  void fortranDoPrePair(int *atid1, int *atid2, RealType *rij,
407 <                        RealType *rho_i_at_j, RealType *rho_j_at_i) {
408 <            
409 <    return OpenMD::InteractionManager::Instance()->do_prepair(atid1, atid2, rij,
410 <                                                              rho_i_at_j,  
411 <                                                              rho_j_at_i);
412 <  }
413 <  void fortranDoPreforce(int *atid, RealType *rho, RealType *frho,
414 <                         RealType *dfrhodrho) {  
352 >    pair<AtomType*, AtomType*> key = make_pair(atype, atype);
353 >    set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
354 >    RealType cutoff = 0.0;
355      
356 <    return OpenMD::InteractionManager::Instance()->do_preforce(atid, rho, frho,
357 <                                                               dfrhodrho);    
356 >    for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it)
357 >      cutoff = max(cutoff, (*it)->getSuggestedCutoffRadius(key));  
358 >    return cutoff;    
359    }
419  
420  void fortranDoPair(int *atid1, int *atid2, RealType *d, RealType *r,
421                     RealType *r2, RealType *rcut, RealType *sw, RealType *vdwMult,
422                     RealType *electroMult, RealType *pot, RealType *vpair, RealType *f1,
423                     RealType *eFrame1, RealType *eFrame2, RealType *A1, RealType *A2,
424                     RealType *t1, RealType *t2,
425                     RealType *rho1, RealType *rho2, RealType *dfrho1, RealType *dfrho2,
426                     RealType *fshift1, RealType *fshift2){
427    
428    return OpenMD::InteractionManager::Instance()->do_pair(atid1, atid2, d, r, r2, rcut,
429                                                           sw, vdwMult, electroMult, pot,
430                                                           vpair, f1, eFrame1, eFrame2,
431                                                           A1, A2, t1, t2, rho1, rho2,
432                                                           dfrho1, dfrho2, fshift1, fshift2);
433  }
360  
361 <  void fortranDoSkipCorrection(int *atid1, int *atid2, RealType *d, RealType *r,
362 <                               RealType *skippedCharge1, RealType *skippedCharge2,
437 <                               RealType *sw, RealType *electroMult, RealType *pot,
438 <                               RealType *vpair, RealType *f1,
439 <                               RealType *eFrame1, RealType *eFrame2,
440 <                               RealType *t1, RealType *t2){
361 >  RealType InteractionManager::getSuggestedCutoffRadius(AtomType* atype) {
362 >    if (!initialized_) initialize();
363      
364 <    return OpenMD::InteractionManager::Instance()->do_skip_correction(atid1, atid2, d, r,
365 <                                                                      skippedCharge1,
366 <                                                                      skippedCharge2,
445 <                                                                      sw, electroMult, pot,
446 <                                                                      vpair, f1, eFrame1,
447 <                                                                      eFrame2, t1, t2);
448 <  }
449 <
450 <  void fortranDoSelfCorrection(int *atid, RealType *eFrame, RealType *skippedCharge,
451 <                               RealType *pot, RealType *t) {
364 >    pair<AtomType*, AtomType*> key = make_pair(atype, atype);
365 >    set<NonBondedInteraction*>::iterator it;
366 >    RealType cutoff = 0.0;
367      
368 <    return OpenMD::InteractionManager::Instance()->do_self_correction(atid, eFrame,
369 <                                                                      skippedCharge,
370 <                                                                      pot, t);
368 >    for (it = interactions_[key].begin(); it != interactions_[key].end(); ++it)
369 >      cutoff = max(cutoff, (*it)->getSuggestedCutoffRadius(key));  
370 >    return cutoff;    
371    }
372 <  RealType fortranGetCutoff() {
458 <    return OpenMD::InteractionManager::Instance()->getCutoff();
459 <  }
460 < }
372 > } //end namespace OpenMD

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