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root/OpenMD/branches/development/src/rnemd/RNEMD.cpp
(Generate patch)

Comparing:
branches/development/src/integrators/RNEMD.cpp (file contents), Revision 1722 by gezelter, Thu May 24 14:23:40 2012 UTC vs.
branches/development/src/rnemd/RNEMD.cpp (file contents), Revision 1854 by gezelter, Thu Mar 28 20:54:06 2013 UTC

# Line 35 | Line 35
35   *                                                                      
36   * [1]  Meineke, et al., J. Comp. Chem. 26, 252-271 (2005).            
37   * [2]  Fennell & Gezelter, J. Chem. Phys. 124, 234104 (2006).          
38 < * [3]  Sun, Lin & Gezelter, J. Chem. Phys. 128, 24107 (2008).          
38 > * [3]  Sun, Lin & Gezelter, J. Chem. Phys. 128, 234107 (2008).          
39   * [4]  Vardeman & Gezelter, in progress (2009).                        
40   */
41  
42   #include <cmath>
43 < #include "integrators/RNEMD.hpp"
43 > #include <sstream>
44 > #include <string>
45 >
46 > #include "rnemd/RNEMD.hpp"
47   #include "math/Vector3.hpp"
48   #include "math/Vector.hpp"
49   #include "math/SquareMatrix3.hpp"
# Line 49 | Line 52
52   #include "primitives/StuntDouble.hpp"
53   #include "utils/PhysicalConstants.hpp"
54   #include "utils/Tuple.hpp"
55 + #include "brains/Thermo.hpp"
56 + #include "math/ConvexHull.hpp"
57 + #ifdef IS_MPI
58 + #include <mpi.h>
59 + #endif
60  
61 < #ifndef IS_MPI
62 < #include "math/SeqRandNumGen.hpp"
63 < #else
56 < #include "math/ParallelRandNumGen.hpp"
61 > #ifdef _MSC_VER
62 > #define isnan(x) _isnan((x))
63 > #define isinf(x) (!_finite(x) && !_isnan(x))
64   #endif
65  
66   #define HONKING_LARGE_VALUE 1.0e10
# Line 62 | Line 69 | namespace OpenMD {
69   namespace OpenMD {
70    
71    RNEMD::RNEMD(SimInfo* info) : info_(info), evaluator_(info), seleMan_(info),
72 +                                evaluatorA_(info), seleManA_(info),
73 +                                commonA_(info), evaluatorB_(info),
74 +                                seleManB_(info), commonB_(info),
75                                  usePeriodicBoundaryConditions_(info->getSimParams()->getUsePeriodicBoundaryConditions()) {
76  
77 +    trialCount_ = 0;
78      failTrialCount_ = 0;
79      failRootCount_ = 0;
80  
81 <    int seedValue;
82 <    Globals * simParams = info->getSimParams();
81 >    Globals* simParams = info->getSimParams();
82 >    RNEMDParameters* rnemdParams = simParams->getRNEMDParameters();
83  
84 <    stringToEnumMap_["KineticSwap"] = rnemdKineticSwap;
85 <    stringToEnumMap_["KineticScale"] = rnemdKineticScale;
75 <    stringToEnumMap_["KineticScaleVAM"] = rnemdKineticScaleVAM;
76 <    stringToEnumMap_["KineticScaleAM"] = rnemdKineticScaleAM;
77 <    stringToEnumMap_["PxScale"] = rnemdPxScale;
78 <    stringToEnumMap_["PyScale"] = rnemdPyScale;
79 <    stringToEnumMap_["PzScale"] = rnemdPzScale;
80 <    stringToEnumMap_["Px"] = rnemdPx;
81 <    stringToEnumMap_["Py"] = rnemdPy;
82 <    stringToEnumMap_["Pz"] = rnemdPz;
83 <    stringToEnumMap_["ShiftScaleV"] = rnemdShiftScaleV;
84 <    stringToEnumMap_["ShiftScaleVAM"] = rnemdShiftScaleVAM;
85 <    stringToEnumMap_["Unknown"] = rnemdUnknown;
84 >    doRNEMD_ = rnemdParams->getUseRNEMD();
85 >    if (!doRNEMD_) return;
86  
87 <    rnemdObjectSelection_ = simParams->getRNEMD_objectSelection();
88 <    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
89 <    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
87 >    stringToMethod_["Swap"]  = rnemdSwap;
88 >    stringToMethod_["NIVS"]  = rnemdNIVS;
89 >    stringToMethod_["VSS"]   = rnemdVSS;
90  
91 <    // do some sanity checking
91 >    stringToFluxType_["KE"]  = rnemdKE;
92 >    stringToFluxType_["Px"]  = rnemdPx;
93 >    stringToFluxType_["Py"]  = rnemdPy;
94 >    stringToFluxType_["Pz"]  = rnemdPz;
95 >    stringToFluxType_["Pvector"]  = rnemdPvector;
96 >    stringToFluxType_["Lx"]  = rnemdLx;
97 >    stringToFluxType_["Ly"]  = rnemdLy;
98 >    stringToFluxType_["Lz"]  = rnemdLz;
99 >    stringToFluxType_["Lvector"]  = rnemdLvector;
100 >    stringToFluxType_["KE+Px"]  = rnemdKePx;
101 >    stringToFluxType_["KE+Py"]  = rnemdKePy;
102 >    stringToFluxType_["KE+Pvector"]  = rnemdKePvector;
103 >    stringToFluxType_["KE+Lx"]  = rnemdKeLx;
104 >    stringToFluxType_["KE+Ly"]  = rnemdKeLy;
105 >    stringToFluxType_["KE+Lz"]  = rnemdKeLz;
106 >    stringToFluxType_["KE+Lvector"]  = rnemdKeLvector;
107  
108 <    int selectionCount = seleMan_.getSelectionCount();
109 <    int nIntegrable = info->getNGlobalIntegrableObjects();
108 >    runTime_ = simParams->getRunTime();
109 >    statusTime_ = simParams->getStatusTime();
110  
111 <    if (selectionCount > nIntegrable) {
111 >    const string methStr = rnemdParams->getMethod();
112 >    bool hasFluxType = rnemdParams->haveFluxType();
113 >
114 >    rnemdObjectSelection_ = rnemdParams->getObjectSelection();
115 >
116 >    string fluxStr;
117 >    if (hasFluxType) {
118 >      fluxStr = rnemdParams->getFluxType();
119 >    } else {
120        sprintf(painCave.errMsg,
121 <              "RNEMD: The current RNEMD_objectSelection,\n"
122 <              "\t\t%s\n"
123 <              "\thas resulted in %d selected objects.  However,\n"
124 <              "\tthe total number of integrable objects in the system\n"
125 <              "\tis only %d.  This is almost certainly not what you want\n"
126 <              "\tto do.  A likely cause of this is forgetting the _RB_0\n"
127 <              "\tselector in the selection script!\n",
105 <              rnemdObjectSelection_.c_str(),
106 <              selectionCount, nIntegrable);
107 <      painCave.isFatal = 0;
108 <      painCave.severity = OPENMD_WARNING;
121 >              "RNEMD: No fluxType was set in the md file.  This parameter,\n"
122 >              "\twhich must be one of the following values:\n"
123 >              "\tKE, Px, Py, Pz, Pvector, Lx, Ly, Lz, Lvector,\n"
124 >              "\tKE+Px, KE+Py, KE+Pvector, KE+Lx, KE+Ly, KE+Lz, KE+Lvector\n"
125 >              "\tmust be set to use RNEMD\n");
126 >      painCave.isFatal = 1;
127 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
128        simError();
129      }
130 +
131 +    bool hasKineticFlux = rnemdParams->haveKineticFlux();
132 +    bool hasMomentumFlux = rnemdParams->haveMomentumFlux();
133 +    bool hasMomentumFluxVector = rnemdParams->haveMomentumFluxVector();
134 +    bool hasAngularMomentumFlux = rnemdParams->haveAngularMomentumFlux();
135 +    bool hasAngularMomentumFluxVector = rnemdParams->haveAngularMomentumFluxVector();
136 +    hasSelectionA_ = rnemdParams->haveSelectionA();
137 +    hasSelectionB_ = rnemdParams->haveSelectionB();
138 +    bool hasSlabWidth = rnemdParams->haveSlabWidth();
139 +    bool hasSlabACenter = rnemdParams->haveSlabACenter();
140 +    bool hasSlabBCenter = rnemdParams->haveSlabBCenter();
141 +    bool hasSphereARadius = rnemdParams->haveSphereARadius();
142 +    hasSphereBRadius_ = rnemdParams->haveSphereBRadius();
143 +    bool hasCoordinateOrigin = rnemdParams->haveCoordinateOrigin();
144 +    bool hasOutputFileName = rnemdParams->haveOutputFileName();
145 +    bool hasOutputFields = rnemdParams->haveOutputFields();
146      
147 <    const string st = simParams->getRNEMD_exchangeType();
147 >    map<string, RNEMDMethod>::iterator i;
148 >    i = stringToMethod_.find(methStr);
149 >    if (i != stringToMethod_.end())
150 >      rnemdMethod_ = i->second;
151 >    else {
152 >      sprintf(painCave.errMsg,
153 >              "RNEMD: The current method,\n"
154 >              "\t\t%s is not one of the recognized\n"
155 >              "\texchange methods: Swap, NIVS, or VSS\n",
156 >              methStr.c_str());
157 >      painCave.isFatal = 1;
158 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
159 >      simError();
160 >    }
161  
162 <    map<string, RNEMDTypeEnum>::iterator i;
163 <    i = stringToEnumMap_.find(st);
164 <    rnemdType_ = (i == stringToEnumMap_.end()) ? RNEMD::rnemdUnknown : i->second;
165 <    if (rnemdType_ == rnemdUnknown) {
162 >    map<string, RNEMDFluxType>::iterator j;
163 >    j = stringToFluxType_.find(fluxStr);
164 >    if (j != stringToFluxType_.end())
165 >      rnemdFluxType_ = j->second;
166 >    else {
167        sprintf(painCave.errMsg,
168 <              "RNEMD: The current RNEMD_exchangeType,\n"
168 >              "RNEMD: The current fluxType,\n"
169                "\t\t%s\n"
170 <              "\tis not one of the recognized exchange types.\n",
171 <              st.c_str());
170 >              "\tis not one of the recognized flux types.\n",
171 >              fluxStr.c_str());
172        painCave.isFatal = 1;
173        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
174        simError();
175      }
127    
128    outputTemp_ = false;
129    if (simParams->haveRNEMD_outputTemperature()) {
130      outputTemp_ = simParams->getRNEMD_outputTemperature();
131    } else if ((rnemdType_ == rnemdKineticSwap) ||
132               (rnemdType_ == rnemdKineticScale) ||
133               (rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) ||
134               (rnemdType_ == rnemdKineticScaleAM)) {
135      outputTemp_ = true;
136    }
137    outputVx_ = false;
138    if (simParams->haveRNEMD_outputVx()) {
139      outputVx_ = simParams->getRNEMD_outputVx();
140    } else if ((rnemdType_ == rnemdPx) || (rnemdType_ == rnemdPxScale)) {
141      outputVx_ = true;
142    }
143    outputVy_ = false;
144    if (simParams->haveRNEMD_outputVy()) {
145      outputVy_ = simParams->getRNEMD_outputVy();
146    } else if ((rnemdType_ == rnemdPy) || (rnemdType_ == rnemdPyScale)) {
147      outputVy_ = true;
148    }
149    output3DTemp_ = false;
150    if (simParams->haveRNEMD_outputXyzTemperature()) {
151      output3DTemp_ = simParams->getRNEMD_outputXyzTemperature();
152    }
153    outputRotTemp_ = false;
154    if (simParams->haveRNEMD_outputRotTemperature()) {
155      outputRotTemp_ = simParams->getRNEMD_outputRotTemperature();
156    }
176  
177 < #ifdef IS_MPI
178 <    if (worldRank == 0) {
179 < #endif
180 <
181 <      //may have rnemdWriter separately
182 <      string rnemdFileName;
183 <
184 <      if (outputTemp_) {
185 <        rnemdFileName = "temperature.log";
186 <        tempLog_.open(rnemdFileName.c_str());
177 >    bool methodFluxMismatch = false;
178 >    bool hasCorrectFlux = false;
179 >    switch(rnemdMethod_) {
180 >    case rnemdSwap:
181 >      switch (rnemdFluxType_) {
182 >      case rnemdKE:
183 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
184 >        break;
185 >      case rnemdPx:
186 >      case rnemdPy:
187 >      case rnemdPz:
188 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
189 >        break;
190 >      default :
191 >        methodFluxMismatch = true;
192 >        break;
193        }
194 <      if (outputVx_) {
195 <        rnemdFileName = "velocityX.log";
196 <        vxzLog_.open(rnemdFileName.c_str());
194 >      break;
195 >    case rnemdNIVS:
196 >      switch (rnemdFluxType_) {
197 >      case rnemdKE:
198 >      case rnemdRotKE:
199 >      case rnemdFullKE:
200 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
201 >        break;
202 >      case rnemdPx:
203 >      case rnemdPy:
204 >      case rnemdPz:
205 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
206 >        break;
207 >      case rnemdKePx:
208 >      case rnemdKePy:
209 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux && hasKineticFlux;
210 >        break;
211 >      default:
212 >        methodFluxMismatch = true;
213 >        break;
214        }
215 <      if (outputVy_) {
216 <        rnemdFileName = "velocityY.log";
217 <        vyzLog_.open(rnemdFileName.c_str());
215 >      break;
216 >    case rnemdVSS:
217 >      switch (rnemdFluxType_) {
218 >      case rnemdKE:
219 >      case rnemdRotKE:
220 >      case rnemdFullKE:
221 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
222 >        break;
223 >      case rnemdPx:
224 >      case rnemdPy:
225 >      case rnemdPz:
226 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
227 >        break;
228 >      case rnemdLx:
229 >      case rnemdLy:
230 >      case rnemdLz:
231 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFlux;
232 >        break;
233 >      case rnemdPvector:
234 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFluxVector;
235 >        break;
236 >      case rnemdLvector:
237 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFluxVector;
238 >        break;
239 >      case rnemdKePx:
240 >      case rnemdKePy:
241 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux && hasKineticFlux;
242 >        break;
243 >      case rnemdKeLx:
244 >      case rnemdKeLy:
245 >      case rnemdKeLz:
246 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFlux && hasKineticFlux;
247 >        break;
248 >      case rnemdKePvector:
249 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFluxVector && hasKineticFlux;
250 >        break;
251 >      case rnemdKeLvector:
252 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFluxVector && hasKineticFlux;
253 >        break;
254 >      default:
255 >        methodFluxMismatch = true;
256 >        break;
257        }
258 +    default:
259 +      break;
260 +    }
261  
262 <      if (output3DTemp_) {
263 <        rnemdFileName = "temperatureX.log";
264 <        xTempLog_.open(rnemdFileName.c_str());
265 <        rnemdFileName = "temperatureY.log";
266 <        yTempLog_.open(rnemdFileName.c_str());
267 <        rnemdFileName = "temperatureZ.log";
268 <        zTempLog_.open(rnemdFileName.c_str());
262 >    if (methodFluxMismatch) {
263 >      sprintf(painCave.errMsg,
264 >              "RNEMD: The current method,\n"
265 >              "\t\t%s\n"
266 >              "\tcannot be used with the current flux type, %s\n",
267 >              methStr.c_str(), fluxStr.c_str());
268 >      painCave.isFatal = 1;
269 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
270 >      simError();        
271 >    }
272 >    if (!hasCorrectFlux) {
273 >      sprintf(painCave.errMsg,
274 >              "RNEMD: The current method, %s, and flux type, %s,\n"
275 >              "\tdid not have the correct flux value specified. Options\n"
276 >              "\tinclude: kineticFlux, momentumFlux, angularMomentumFlux,\n"
277 >              "\tmomentumFluxVector, and angularMomentumFluxVector.\n",
278 >              methStr.c_str(), fluxStr.c_str());
279 >      painCave.isFatal = 1;
280 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
281 >      simError();        
282 >    }
283 >
284 >    if (hasKineticFlux) {
285 >      // convert the kcal / mol / Angstroms^2 / fs values in the md file
286 >      // into  amu / fs^3:
287 >      kineticFlux_ = rnemdParams->getKineticFlux()
288 >        * PhysicalConstants::energyConvert;
289 >    } else {
290 >      kineticFlux_ = 0.0;
291 >    }
292 >    if (hasMomentumFluxVector) {
293 >      momentumFluxVector_ = rnemdParams->getMomentumFluxVector();
294 >    } else {
295 >      momentumFluxVector_ = V3Zero;
296 >      if (hasMomentumFlux) {
297 >        RealType momentumFlux = rnemdParams->getMomentumFlux();
298 >        switch (rnemdFluxType_) {
299 >        case rnemdPx:
300 >          momentumFluxVector_.x() = momentumFlux;
301 >          break;
302 >        case rnemdPy:
303 >          momentumFluxVector_.y() = momentumFlux;
304 >          break;
305 >        case rnemdPz:
306 >          momentumFluxVector_.z() = momentumFlux;
307 >          break;
308 >        case rnemdKePx:
309 >          momentumFluxVector_.x() = momentumFlux;
310 >          break;
311 >        case rnemdKePy:
312 >          momentumFluxVector_.y() = momentumFlux;
313 >          break;
314 >        default:
315 >          break;
316 >        }
317        }
318 <      if (outputRotTemp_) {
319 <        rnemdFileName = "temperatureR.log";
320 <        rotTempLog_.open(rnemdFileName.c_str());
318 >      if (hasAngularMomentumFluxVector) {
319 >        angularMomentumFluxVector_ = rnemdParams->getAngularMomentumFluxVector();
320 >      } else {
321 >        angularMomentumFluxVector_ = V3Zero;
322 >        if (hasAngularMomentumFlux) {
323 >          RealType angularMomentumFlux = rnemdParams->getAngularMomentumFlux();
324 >          switch (rnemdFluxType_) {
325 >          case rnemdLx:
326 >            angularMomentumFluxVector_.x() = angularMomentumFlux;
327 >            break;
328 >          case rnemdLy:
329 >            angularMomentumFluxVector_.y() = angularMomentumFlux;
330 >            break;
331 >          case rnemdLz:
332 >            angularMomentumFluxVector_.z() = angularMomentumFlux;
333 >            break;
334 >          case rnemdKeLx:
335 >            angularMomentumFluxVector_.x() = angularMomentumFlux;
336 >            break;
337 >          case rnemdKeLy:
338 >            angularMomentumFluxVector_.y() = angularMomentumFlux;
339 >            break;
340 >          case rnemdKeLz:
341 >            angularMomentumFluxVector_.z() = angularMomentumFlux;
342 >            break;
343 >          default:
344 >            break;
345 >          }
346 >        }        
347        }
348  
349 < #ifdef IS_MPI
350 <    }
193 < #endif
194 <
195 <    set_RNEMD_exchange_time(simParams->getRNEMD_exchangeTime());
196 <    set_RNEMD_nBins(simParams->getRNEMD_nBins());
197 <    midBin_ = nBins_ / 2;
198 <    if (simParams->haveRNEMD_binShift()) {
199 <      if (simParams->getRNEMD_binShift()) {
200 <        zShift_ = 0.5 / (RealType)(nBins_);
349 >      if (hasCoordinateOrigin) {
350 >        coordinateOrigin_ = rnemdParams->getCoordinateOrigin();
351        } else {
352 <        zShift_ = 0.0;
352 >        coordinateOrigin_ = V3Zero;
353        }
204    } else {
205      zShift_ = 0.0;
206    }
207    //cerr << "I shift slabs by " << zShift_ << " Lz\n";
208    //shift slabs by half slab width, maybe useful in heterogeneous systems
209    //set to 0.0 if not using it; N/A in status output yet
210    if (simParams->haveRNEMD_logWidth()) {
211      set_RNEMD_logWidth(simParams->getRNEMD_logWidth());
212      /*arbitary rnemdLogWidth_, no checking;
213      if (rnemdLogWidth_ != nBins_ && rnemdLogWidth_ != midBin_ + 1) {
214        cerr << "WARNING! RNEMD_logWidth has abnormal value!\n";
215        cerr << "Automaically set back to default.\n";
216        rnemdLogWidth_ = nBins_;
217      }*/
218    } else {
219      set_RNEMD_logWidth(nBins_);
220    }
221    tempHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
222    tempCount_.resize(rnemdLogWidth_, 0);
223    pxzHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
224    //vxzCount_.resize(rnemdLogWidth_, 0);
225    pyzHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
226    //vyzCount_.resize(rnemdLogWidth_, 0);
354  
355 <    mHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
229 <    xTempHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
230 <    yTempHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
231 <    zTempHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
232 <    xyzTempCount_.resize(rnemdLogWidth_, 0);
233 <    rotTempHist_.resize(rnemdLogWidth_, 0.0);
234 <    rotTempCount_.resize(rnemdLogWidth_, 0);
355 >      // do some sanity checking
356  
357 <    set_RNEMD_exchange_total(0.0);
237 <    if (simParams->haveRNEMD_targetFlux()) {
238 <      set_RNEMD_target_flux(simParams->getRNEMD_targetFlux());
239 <    } else {
240 <      set_RNEMD_target_flux(0.0);
241 <    }
242 <    if (simParams->haveRNEMD_targetJzKE()) {
243 <      set_RNEMD_target_JzKE(simParams->getRNEMD_targetJzKE());
244 <    } else {
245 <      set_RNEMD_target_JzKE(0.0);
246 <    }
247 <    if (simParams->haveRNEMD_targetJzpx()) {
248 <      set_RNEMD_target_jzpx(simParams->getRNEMD_targetJzpx());
249 <    } else {
250 <      set_RNEMD_target_jzpx(0.0);
251 <    }
252 <    jzp_.x() = targetJzpx_;
253 <    njzp_.x() = -targetJzpx_;
254 <    if (simParams->haveRNEMD_targetJzpy()) {
255 <      set_RNEMD_target_jzpy(simParams->getRNEMD_targetJzpy());
256 <    } else {
257 <      set_RNEMD_target_jzpy(0.0);
258 <    }
259 <    jzp_.y() = targetJzpy_;
260 <    njzp_.y() = -targetJzpy_;
261 <    if (simParams->haveRNEMD_targetJzpz()) {
262 <      set_RNEMD_target_jzpz(simParams->getRNEMD_targetJzpz());
263 <    } else {
264 <      set_RNEMD_target_jzpz(0.0);
265 <    }
266 <    jzp_.z() = targetJzpz_;
267 <    njzp_.z() = -targetJzpz_;
357 >      int selectionCount = seleMan_.getSelectionCount();
358  
359 < #ifndef IS_MPI
360 <    if (simParams->haveSeed()) {
361 <      seedValue = simParams->getSeed();
362 <      randNumGen_ = new SeqRandNumGen(seedValue);
363 <    }else {
364 <      randNumGen_ = new SeqRandNumGen();
365 <    }    
366 < #else
367 <    if (simParams->haveSeed()) {
368 <      seedValue = simParams->getSeed();
369 <      randNumGen_ = new ParallelRandNumGen(seedValue);
370 <    }else {
371 <      randNumGen_ = new ParallelRandNumGen();
372 <    }    
373 < #endif
359 >      int nIntegrable = info->getNGlobalIntegrableObjects();
360 >
361 >      if (selectionCount > nIntegrable) {
362 >        sprintf(painCave.errMsg,
363 >                "RNEMD: The current objectSelection,\n"
364 >                "\t\t%s\n"
365 >                "\thas resulted in %d selected objects.  However,\n"
366 >                "\tthe total number of integrable objects in the system\n"
367 >                "\tis only %d.  This is almost certainly not what you want\n"
368 >                "\tto do.  A likely cause of this is forgetting the _RB_0\n"
369 >                "\tselector in the selection script!\n",
370 >                rnemdObjectSelection_.c_str(),
371 >                selectionCount, nIntegrable);
372 >        painCave.isFatal = 0;
373 >        painCave.severity = OPENMD_WARNING;
374 >        simError();
375 >      }
376 >
377 >      areaAccumulator_ = new Accumulator();
378 >
379 >      nBins_ = rnemdParams->getOutputBins();
380 >      binWidth_ = rnemdParams->getOutputBinWidth();
381 >
382 >      data_.resize(RNEMD::ENDINDEX);
383 >      OutputData z;
384 >      z.units =  "Angstroms";
385 >      z.title =  "Z";
386 >      z.dataType = "RealType";
387 >      z.accumulator.reserve(nBins_);
388 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
389 >        z.accumulator.push_back( new Accumulator() );
390 >      data_[Z] = z;
391 >      outputMap_["Z"] =  Z;
392 >
393 >      OutputData r;
394 >      r.units =  "Angstroms";
395 >      r.title =  "R";
396 >      r.dataType = "RealType";
397 >      r.accumulator.reserve(nBins_);
398 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
399 >        r.accumulator.push_back( new Accumulator() );
400 >      data_[R] = r;
401 >      outputMap_["R"] =  R;
402 >
403 >      OutputData temperature;
404 >      temperature.units =  "K";
405 >      temperature.title =  "Temperature";
406 >      temperature.dataType = "RealType";
407 >      temperature.accumulator.reserve(nBins_);
408 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
409 >        temperature.accumulator.push_back( new Accumulator() );
410 >      data_[TEMPERATURE] = temperature;
411 >      outputMap_["TEMPERATURE"] =  TEMPERATURE;
412 >
413 >      OutputData velocity;
414 >      velocity.units = "angstroms/fs";
415 >      velocity.title =  "Velocity";  
416 >      velocity.dataType = "Vector3d";
417 >      velocity.accumulator.reserve(nBins_);
418 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
419 >        velocity.accumulator.push_back( new VectorAccumulator() );
420 >      data_[VELOCITY] = velocity;
421 >      outputMap_["VELOCITY"] = VELOCITY;
422 >
423 >      OutputData density;
424 >      density.units =  "g cm^-3";
425 >      density.title =  "Density";
426 >      density.dataType = "RealType";
427 >      density.accumulator.reserve(nBins_);
428 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
429 >        density.accumulator.push_back( new Accumulator() );
430 >      data_[DENSITY] = density;
431 >      outputMap_["DENSITY"] =  DENSITY;
432 >
433 >      if (hasOutputFields) {
434 >        parseOutputFileFormat(rnemdParams->getOutputFields());
435 >      } else {
436 >        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
437 >          outputMask_.set(Z);
438 >        else
439 >          outputMask_.set(R);
440 >        switch (rnemdFluxType_) {
441 >        case rnemdKE:
442 >        case rnemdRotKE:
443 >        case rnemdFullKE:
444 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
445 >          break;
446 >        case rnemdPx:
447 >        case rnemdPy:
448 >          outputMask_.set(VELOCITY);
449 >          break;
450 >        case rnemdPz:        
451 >        case rnemdPvector:
452 >          outputMask_.set(VELOCITY);
453 >          outputMask_.set(DENSITY);
454 >          break;
455 >        case rnemdLx:
456 >        case rnemdLy:
457 >        case rnemdLz:
458 >        case rnemdLvector:
459 >          outputMask_.set(ANGULARVELOCITY);
460 >          break;
461 >        case rnemdKeLx:
462 >        case rnemdKeLy:
463 >        case rnemdKeLz:
464 >        case rnemdKeLvector:
465 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
466 >          outputMask_.set(ANGULARVELOCITY);
467 >          break;
468 >        case rnemdKePx:
469 >        case rnemdKePy:
470 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
471 >          outputMask_.set(VELOCITY);
472 >          break;
473 >        case rnemdKePvector:
474 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
475 >          outputMask_.set(VELOCITY);
476 >          outputMask_.set(DENSITY);        
477 >          break;
478 >        default:
479 >          break;
480 >        }
481 >      }
482 >      
483 >      if (hasOutputFileName) {
484 >        rnemdFileName_ = rnemdParams->getOutputFileName();
485 >      } else {
486 >        rnemdFileName_ = getPrefix(info->getFinalConfigFileName()) + ".rnemd";
487 >      }          
488 >
489 >      exchangeTime_ = rnemdParams->getExchangeTime();
490 >
491 >      Snapshot* currentSnap_ = info->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
492 >      // total exchange sums are zeroed out at the beginning:
493 >
494 >      kineticExchange_ = 0.0;
495 >      momentumExchange_ = V3Zero;
496 >      angularMomentumExchange_ = V3Zero;
497 >
498 >      std::ostringstream selectionAstream;
499 >      std::ostringstream selectionBstream;
500 >    
501 >      if (hasSelectionA_) {
502 >        selectionA_ = rnemdParams->getSelectionA();
503 >      } else {
504 >        if (usePeriodicBoundaryConditions_) {    
505 >          Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
506 >        
507 >          if (hasSlabWidth)
508 >            slabWidth_ = rnemdParams->getSlabWidth();
509 >          else
510 >            slabWidth_ = hmat(2,2) / 10.0;
511 >        
512 >          if (hasSlabACenter)
513 >            slabACenter_ = rnemdParams->getSlabACenter();
514 >          else
515 >            slabACenter_ = 0.0;
516 >        
517 >          selectionAstream << "select wrappedz > "
518 >                           << slabACenter_ - 0.5*slabWidth_
519 >                           <<  " && wrappedz < "
520 >                           << slabACenter_ + 0.5*slabWidth_;
521 >          selectionA_ = selectionAstream.str();
522 >        } else {
523 >          if (hasSphereARadius)
524 >            sphereARadius_ = rnemdParams->getSphereARadius();
525 >          else {
526 >            // use an initial guess to the size of the inner slab to be 1/10 the
527 >            // radius of an approximately spherical hull:
528 >            Thermo thermo(info);
529 >            RealType hVol = thermo.getHullVolume();
530 >            sphereARadius_ = 0.1 * pow((3.0 * hVol / (4.0 * M_PI)), 1.0/3.0);
531 >          }
532 >          selectionAstream << "select r < " << sphereARadius_;
533 >          selectionA_ = selectionAstream.str();
534 >        }
535 >      }
536 >    
537 >      if (hasSelectionB_) {
538 >        selectionB_ = rnemdParams->getSelectionB();
539 >      } else {
540 >        if (usePeriodicBoundaryConditions_) {    
541 >          Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
542 >        
543 >          if (hasSlabWidth)
544 >            slabWidth_ = rnemdParams->getSlabWidth();
545 >          else
546 >            slabWidth_ = hmat(2,2) / 10.0;
547 >        
548 >          if (hasSlabBCenter)
549 >            slabBCenter_ = rnemdParams->getSlabACenter();
550 >          else
551 >            slabBCenter_ = hmat(2,2) / 2.0;
552 >        
553 >          selectionBstream << "select wrappedz > "
554 >                           << slabBCenter_ - 0.5*slabWidth_
555 >                           <<  " && wrappedz < "
556 >                           << slabBCenter_ + 0.5*slabWidth_;
557 >          selectionB_ = selectionBstream.str();
558 >        } else {
559 >          if (hasSphereBRadius_) {
560 >            sphereBRadius_ = rnemdParams->getSphereBRadius();
561 >            selectionBstream << "select r > " << sphereBRadius_;
562 >            selectionB_ = selectionBstream.str();
563 >          } else {
564 >            selectionB_ = "select hull";
565 >            hasSelectionB_ = true;
566 >          }
567 >        }
568 >      }
569 >    }
570 >    // object evaluator:
571 >    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
572 >    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
573 >    
574 >    evaluatorA_.loadScriptString(selectionA_);
575 >    evaluatorB_.loadScriptString(selectionB_);
576 >    
577 >    seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
578 >    seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
579 >    
580 >    commonA_ = seleManA_ & seleMan_;
581 >    commonB_ = seleManB_ & seleMan_;    
582    }
583    
286  RNEMD::~RNEMD() {
287    delete randNumGen_;
584      
585 +  RNEMD::~RNEMD() {
586 +    if (!doRNEMD_) return;
587   #ifdef IS_MPI
588      if (worldRank == 0) {
589   #endif
292      
293      sprintf(painCave.errMsg,
294              "RNEMD: total failed trials: %d\n",
295              failTrialCount_);
296      painCave.isFatal = 0;
297      painCave.severity = OPENMD_INFO;
298      simError();
590  
591 <      if (outputTemp_) tempLog_.close();
301 <      if (outputVx_)   vxzLog_.close();
302 <      if (outputVy_)   vyzLog_.close();
591 >      writeOutputFile();
592  
593 <      if (rnemdType_ == rnemdKineticScale || rnemdType_ == rnemdPxScale ||
594 <          rnemdType_ == rnemdPyScale) {
306 <        sprintf(painCave.errMsg,
307 <                "RNEMD: total root-checking warnings: %d\n",
308 <                failRootCount_);
309 <        painCave.isFatal = 0;
310 <        painCave.severity = OPENMD_INFO;
311 <        simError();
312 <      }
313 <      if (output3DTemp_) {
314 <        xTempLog_.close();
315 <        yTempLog_.close();
316 <        zTempLog_.close();
317 <      }
318 <      if (outputRotTemp_) rotTempLog_.close();
319 <
593 >      rnemdFile_.close();
594 >      
595   #ifdef IS_MPI
596      }
597   #endif
598    }
599 +  
600 +  void RNEMD::doSwap(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
601 +    if (!doRNEMD_) return;
602 +    int selei;
603 +    int selej;
604  
325  void RNEMD::doSwap() {
326
605      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
606      Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
607  
330    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
331
332    int selei;
608      StuntDouble* sd;
334    int idx;
609  
610      RealType min_val;
611      bool min_found = false;  
# Line 341 | Line 615 | namespace OpenMD {
615      bool max_found = false;
616      StuntDouble* max_sd;
617  
618 <    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
619 <         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
618 >    for (sd = seleManA_.beginSelected(selei); sd != NULL;
619 >         sd = seleManA_.nextSelected(selei)) {
620  
347      idx = sd->getLocalIndex();
348
621        Vector3d pos = sd->getPos();
622 <
622 >      
623        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
624 <
624 >      
625        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
626          currentSnap_->wrapVector(pos);
627 <
628 <      // which bin is this stuntdouble in?
629 <      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
630 <
631 <      int binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + zShift_ + 0.5)) % nBins_;
632 <
633 <
362 <      // if we're in bin 0 or the middleBin
363 <      if (binNo == 0 || binNo == midBin_) {
627 >      
628 >      RealType mass = sd->getMass();
629 >      Vector3d vel = sd->getVel();
630 >      RealType value;
631 >      
632 >      switch(rnemdFluxType_) {
633 >      case rnemdKE :
634          
635 <        RealType mass = sd->getMass();
636 <        Vector3d vel = sd->getVel();
637 <        RealType value;
638 <
639 <        switch(rnemdType_) {
370 <        case rnemdKineticSwap :
635 >        value = mass * vel.lengthSquare();
636 >        
637 >        if (sd->isDirectional()) {
638 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
639 >          Mat3x3d I = sd->getI();
640            
641 <          value = mass * vel.lengthSquare();
642 <          
643 <          if (sd->isDirectional()) {
644 <            Vector3d angMom = sd->getJ();
645 <            Mat3x3d I = sd->getI();
646 <            
647 <            if (sd->isLinear()) {
648 <              int i = sd->linearAxis();
649 <              int j = (i + 1) % 3;
650 <              int k = (i + 2) % 3;
651 <              value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
652 <                angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
653 <            } else {                        
654 <              value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
655 <                + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
656 <                + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
657 <            }
658 <          } //angular momenta exchange enabled
659 <          //energyConvert temporarily disabled
660 <          //make exchangeSum_ comparable between swap & scale
661 <          //value = value * 0.5 / PhysicalConstants::energyConvert;
662 <          value *= 0.5;
663 <          break;
664 <        case rnemdPx :
665 <          value = mass * vel[0];
666 <          break;
667 <        case rnemdPy :
668 <          value = mass * vel[1];
669 <          break;
670 <        case rnemdPz :
671 <          value = mass * vel[2];
672 <          break;
673 <        default :
674 <          break;
641 >          if (sd->isLinear()) {
642 >            int i = sd->linearAxis();
643 >            int j = (i + 1) % 3;
644 >            int k = (i + 2) % 3;
645 >            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
646 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
647 >          } else {                        
648 >            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
649 >              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
650 >              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
651 >          }
652 >        } //angular momenta exchange enabled
653 >        value *= 0.5;
654 >        break;
655 >      case rnemdPx :
656 >        value = mass * vel[0];
657 >        break;
658 >      case rnemdPy :
659 >        value = mass * vel[1];
660 >        break;
661 >      case rnemdPz :
662 >        value = mass * vel[2];
663 >        break;
664 >      default :
665 >        break;
666 >      }
667 >      if (!max_found) {
668 >        max_val = value;
669 >        max_sd = sd;
670 >        max_found = true;
671 >      } else {
672 >        if (max_val < value) {
673 >          max_val = value;
674 >          max_sd = sd;
675          }
676 +      }  
677 +    }
678          
679 <        if (binNo == 0) {
680 <          if (!min_found) {
681 <            min_val = value;
682 <            min_sd = sd;
683 <            min_found = true;
684 <          } else {
685 <            if (min_val > value) {
686 <              min_val = value;
687 <              min_sd = sd;
688 <            }
689 <          }
690 <        } else { //midBin_
691 <          if (!max_found) {
692 <            max_val = value;
693 <            max_sd = sd;
694 <            max_found = true;
695 <          } else {
696 <            if (max_val < value) {
697 <              max_val = value;
698 <              max_sd = sd;
699 <            }
700 <          }      
701 <        }
679 >    for (sd = seleManB_.beginSelected(selej); sd != NULL;
680 >         sd = seleManB_.nextSelected(selej)) {
681 >
682 >      Vector3d pos = sd->getPos();
683 >      
684 >      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
685 >      
686 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
687 >        currentSnap_->wrapVector(pos);
688 >      
689 >      RealType mass = sd->getMass();
690 >      Vector3d vel = sd->getVel();
691 >      RealType value;
692 >      
693 >      switch(rnemdFluxType_) {
694 >      case rnemdKE :
695 >        
696 >        value = mass * vel.lengthSquare();
697 >        
698 >        if (sd->isDirectional()) {
699 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
700 >          Mat3x3d I = sd->getI();
701 >          
702 >          if (sd->isLinear()) {
703 >            int i = sd->linearAxis();
704 >            int j = (i + 1) % 3;
705 >            int k = (i + 2) % 3;
706 >            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
707 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
708 >          } else {                        
709 >            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
710 >              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
711 >              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
712 >          }
713 >        } //angular momenta exchange enabled
714 >        value *= 0.5;
715 >        break;
716 >      case rnemdPx :
717 >        value = mass * vel[0];
718 >        break;
719 >      case rnemdPy :
720 >        value = mass * vel[1];
721 >        break;
722 >      case rnemdPz :
723 >        value = mass * vel[2];
724 >        break;
725 >      default :
726 >        break;
727 >      }
728 >      
729 >      if (!min_found) {
730 >        min_val = value;
731 >        min_sd = sd;
732 >        min_found = true;
733 >      } else {
734 >        if (min_val > value) {
735 >          min_val = value;
736 >          min_sd = sd;
737 >        }
738        }
739      }
740 <
741 < #ifdef IS_MPI
742 <    int nProc, worldRank;
743 <
437 <    nProc = MPI::COMM_WORLD.Get_size();
438 <    worldRank = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();
439 <
740 >    
741 > #ifdef IS_MPI    
742 >    int worldRank = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();
743 >    
744      bool my_min_found = min_found;
745      bool my_max_found = max_found;
746  
# Line 453 | Line 757 | namespace OpenMD {
757          RealType val;
758          int rank;
759        } max_vals, min_vals;
760 <    
760 >      
761        if (my_min_found) {
762          min_vals.val = min_val;
763        } else {
# Line 491 | Line 795 | namespace OpenMD {
795            Vector3d max_vel = max_sd->getVel();
796            RealType temp_vel;
797            
798 <          switch(rnemdType_) {
799 <          case rnemdKineticSwap :
798 >          switch(rnemdFluxType_) {
799 >          case rnemdKE :
800              min_sd->setVel(max_vel);
801              max_sd->setVel(min_vel);
802              if (min_sd->isDirectional() && max_sd->isDirectional()) {
# Line 543 | Line 847 | namespace OpenMD {
847                                     min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
848                                     min_vals.rank, 0, status);
849            
850 <          switch(rnemdType_) {
851 <          case rnemdKineticSwap :
850 >          switch(rnemdFluxType_) {
851 >          case rnemdKE :
852              max_sd->setVel(min_vel);
853              //angular momenta exchange enabled
854              if (max_sd->isDirectional()) {
# Line 589 | Line 893 | namespace OpenMD {
893                                     max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
894                                     max_vals.rank, 0, status);
895            
896 <          switch(rnemdType_) {
897 <          case rnemdKineticSwap :
896 >          switch(rnemdFluxType_) {
897 >          case rnemdKE :
898              min_sd->setVel(max_vel);
899              //angular momenta exchange enabled
900              if (min_sd->isDirectional()) {
# Line 624 | Line 928 | namespace OpenMD {
928            }
929          }
930   #endif
931 <        exchangeSum_ += max_val - min_val;
931 >        
932 >        switch(rnemdFluxType_) {
933 >        case rnemdKE:
934 >          kineticExchange_ += max_val - min_val;
935 >          break;
936 >        case rnemdPx:
937 >          momentumExchange_.x() += max_val - min_val;
938 >          break;
939 >        case rnemdPy:
940 >          momentumExchange_.y() += max_val - min_val;
941 >          break;
942 >        case rnemdPz:
943 >          momentumExchange_.z() += max_val - min_val;
944 >          break;
945 >        default:
946 >          break;
947 >        }
948        } else {        
949          sprintf(painCave.errMsg,
950 <                "RNEMD: exchange NOT performed because min_val > max_val\n");
950 >                "RNEMD::doSwap exchange NOT performed because min_val > max_val\n");
951          painCave.isFatal = 0;
952          painCave.severity = OPENMD_INFO;
953          simError();        
# Line 635 | Line 955 | namespace OpenMD {
955        }
956      } else {
957        sprintf(painCave.errMsg,
958 <              "RNEMD: exchange NOT performed because selected object\n"
959 <              "\tnot present in at least one of the two slabs.\n");
958 >              "RNEMD::doSwap exchange NOT performed because selected object\n"
959 >              "\twas not present in at least one of the two slabs.\n");
960        painCave.isFatal = 0;
961        painCave.severity = OPENMD_INFO;
962        simError();        
963        failTrialCount_++;
964 <    }
645 <    
964 >    }    
965    }
966    
967 <  void RNEMD::doScale() {
967 >  void RNEMD::doNIVS(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
968 >    if (!doRNEMD_) return;
969 >    int selei;
970 >    int selej;
971  
972      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
973 +    RealType time = currentSnap_->getTime();    
974      Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
975  
653    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
654
655    int selei;
976      StuntDouble* sd;
657    int idx;
977  
978      vector<StuntDouble*> hotBin, coldBin;
979  
# Line 673 | Line 992 | namespace OpenMD {
992      RealType Kcz = 0.0;
993      RealType Kcw = 0.0;
994  
995 <    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
996 <         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
995 >    for (sd = smanA.beginSelected(selei); sd != NULL;
996 >         sd = smanA.nextSelected(selei)) {
997  
679      idx = sd->getLocalIndex();
680
998        Vector3d pos = sd->getPos();
999 <
999 >      
1000        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1001 <
1001 >      
1002        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1003          currentSnap_->wrapVector(pos);
1004 +      
1005 +      
1006 +      RealType mass = sd->getMass();
1007 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1008 +      
1009 +      hotBin.push_back(sd);
1010 +      Phx += mass * vel.x();
1011 +      Phy += mass * vel.y();
1012 +      Phz += mass * vel.z();
1013 +      Khx += mass * vel.x() * vel.x();
1014 +      Khy += mass * vel.y() * vel.y();
1015 +      Khz += mass * vel.z() * vel.z();
1016 +      if (sd->isDirectional()) {
1017 +        Vector3d angMom = sd->getJ();
1018 +        Mat3x3d I = sd->getI();
1019 +        if (sd->isLinear()) {
1020 +          int i = sd->linearAxis();
1021 +          int j = (i + 1) % 3;
1022 +          int k = (i + 2) % 3;
1023 +          Khw += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1024 +            angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1025 +        } else {
1026 +          Khw += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
1027 +            + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
1028 +            + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
1029 +        }
1030 +      }
1031 +    }
1032 +    for (sd = smanB.beginSelected(selej); sd != NULL;
1033 +         sd = smanB.nextSelected(selej)) {
1034 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1035 +      
1036 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1037 +      
1038 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1039 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1040 +            
1041 +      RealType mass = sd->getMass();
1042 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1043  
1044 <      // which bin is this stuntdouble in?
1045 <      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1046 <
1047 <      int binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + zShift_ + 0.5)) % nBins_;
1048 <
1049 <      // if we're in bin 0 or the middleBin
1050 <      if (binNo == 0 || binNo == midBin_) {
1051 <        
1052 <        RealType mass = sd->getMass();
1053 <        Vector3d vel = sd->getVel();
1054 <      
1055 <        if (binNo == 0) {
1056 <          hotBin.push_back(sd);
1057 <          Phx += mass * vel.x();
1058 <          Phy += mass * vel.y();
1059 <          Phz += mass * vel.z();
1060 <          Khx += mass * vel.x() * vel.x();
1061 <          Khy += mass * vel.y() * vel.y();
1062 <          Khz += mass * vel.z() * vel.z();
1063 <          //if (rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) {
1064 <          if (sd->isDirectional()) {
709 <            Vector3d angMom = sd->getJ();
710 <            Mat3x3d I = sd->getI();
711 <            if (sd->isLinear()) {
712 <              int i = sd->linearAxis();
713 <              int j = (i + 1) % 3;
714 <              int k = (i + 2) % 3;
715 <              Khw += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
716 <                angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
717 <            } else {
718 <              Khw += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
719 <                + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
720 <                + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
721 <            }
722 <          }
723 <          //}
724 <        } else { //midBin_
725 <          coldBin.push_back(sd);
726 <          Pcx += mass * vel.x();
727 <          Pcy += mass * vel.y();
728 <          Pcz += mass * vel.z();
729 <          Kcx += mass * vel.x() * vel.x();
730 <          Kcy += mass * vel.y() * vel.y();
731 <          Kcz += mass * vel.z() * vel.z();
732 <          //if (rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) {
733 <          if (sd->isDirectional()) {
734 <            Vector3d angMom = sd->getJ();
735 <            Mat3x3d I = sd->getI();
736 <            if (sd->isLinear()) {
737 <              int i = sd->linearAxis();
738 <              int j = (i + 1) % 3;
739 <              int k = (i + 2) % 3;
740 <              Kcw += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
741 <                angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
742 <            } else {
743 <              Kcw += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
744 <                + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
745 <                + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
746 <            }
747 <          }
748 <          //}
749 <        }
1044 >      coldBin.push_back(sd);
1045 >      Pcx += mass * vel.x();
1046 >      Pcy += mass * vel.y();
1047 >      Pcz += mass * vel.z();
1048 >      Kcx += mass * vel.x() * vel.x();
1049 >      Kcy += mass * vel.y() * vel.y();
1050 >      Kcz += mass * vel.z() * vel.z();
1051 >      if (sd->isDirectional()) {
1052 >        Vector3d angMom = sd->getJ();
1053 >        Mat3x3d I = sd->getI();
1054 >        if (sd->isLinear()) {
1055 >          int i = sd->linearAxis();
1056 >          int j = (i + 1) % 3;
1057 >          int k = (i + 2) % 3;
1058 >          Kcw += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1059 >            angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1060 >        } else {
1061 >          Kcw += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
1062 >            + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
1063 >            + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
1064 >        }
1065        }
1066      }
1067      
# Line 758 | Line 1073 | namespace OpenMD {
1073      Kcy *= 0.5;
1074      Kcz *= 0.5;
1075      Kcw *= 0.5;
761
762    std::cerr << "Khx= " << Khx << "\tKhy= " << Khy << "\tKhz= " << Khz
763              << "\tKhw= " << Khw << "\tKcx= " << Kcx << "\tKcy= " << Kcy
764              << "\tKcz= " << Kcz << "\tKcw= " << Kcw << "\n";
765    std::cerr << "Phx= " << Phx << "\tPhy= " << Phy << "\tPhz= " << Phz
766              << "\tPcx= " << Pcx << "\tPcy= " << Pcy << "\tPcz= " <<Pcz<<"\n";
1076  
1077   #ifdef IS_MPI
1078      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Phx, 1, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
# Line 790 | Line 1099 | namespace OpenMD {
1099      RealType pz = Pcz / Phz;
1100      RealType c, x, y, z;
1101      bool successfulScale = false;
1102 <    if ((rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) ||
1103 <        (rnemdType_ == rnemdKineticScaleAM)) {
1102 >    if ((rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) ||
1103 >        (rnemdFluxType_ == rnemdRotKE)) {
1104        //may need sanity check Khw & Kcw > 0
1105  
1106 <      if (rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) {
1107 <        c = 1.0 - targetFlux_ / (Kcx + Kcy + Kcz + Kcw);
1106 >      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1107 >        c = 1.0 - kineticTarget_ / (Kcx + Kcy + Kcz + Kcw);
1108        } else {
1109 <        c = 1.0 - targetFlux_ / Kcw;
1109 >        c = 1.0 - kineticTarget_ / Kcw;
1110        }
1111  
1112        if ((c > 0.81) && (c < 1.21)) {//restrict scaling coefficients
1113          c = sqrt(c);
1114 <        std::cerr << "cold slab scaling coefficient: " << c << endl;
806 <        //now convert to hotBin coefficient
1114 >
1115          RealType w = 0.0;
1116 <        if (rnemdType_ ==  rnemdKineticScaleVAM) {
1116 >        if (rnemdFluxType_ ==  rnemdFullKE) {
1117            x = 1.0 + px * (1.0 - c);
1118            y = 1.0 + py * (1.0 - c);
1119            z = 1.0 + pz * (1.0 - c);
# Line 819 | Line 1127 | namespace OpenMD {
1127            */
1128            if ((fabs(x - 1.0) < 0.1) && (fabs(y - 1.0) < 0.1) &&
1129                (fabs(z - 1.0) < 0.1)) {
1130 <            w = 1.0 + (targetFlux_ + Khx * (1.0 - x * x) + Khy * (1.0 - y * y)
1130 >            w = 1.0 + (kineticTarget_
1131 >                       + Khx * (1.0 - x * x) + Khy * (1.0 - y * y)
1132                         + Khz * (1.0 - z * z)) / Khw;
1133            }//no need to calculate w if x, y or z is out of range
1134          } else {
1135 <          w = 1.0 + targetFlux_ / Khw;
1135 >          w = 1.0 + kineticTarget_ / Khw;
1136          }
1137          if ((w > 0.81) && (w < 1.21)) {//restrict scaling coefficients
1138            //if w is in the right range, so should be x, y, z.
1139            vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1140            Vector3d vel;
1141            for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); sdi++) {
1142 <            if (rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) {
1142 >            if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1143                vel = (*sdi)->getVel() * c;
835              //vel.x() *= c;
836              //vel.y() *= c;
837              //vel.z() *= c;
1144                (*sdi)->setVel(vel);
1145              }
1146              if ((*sdi)->isDirectional()) {
1147                Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * c;
842              //angMom[0] *= c;
843              //angMom[1] *= c;
844              //angMom[2] *= c;
1148                (*sdi)->setJ(angMom);
1149              }
1150            }
1151            w = sqrt(w);
849          std::cerr << "xh= " << x << "\tyh= " << y << "\tzh= " << z
850                    << "\twh= " << w << endl;
1152            for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); sdi++) {
1153 <            if (rnemdType_ == rnemdKineticScaleVAM) {
1153 >            if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1154                vel = (*sdi)->getVel();
1155                vel.x() *= x;
1156                vel.y() *= y;
# Line 858 | Line 1159 | namespace OpenMD {
1159              }
1160              if ((*sdi)->isDirectional()) {
1161                Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * w;
861              //angMom[0] *= w;
862              //angMom[1] *= w;
863              //angMom[2] *= w;
1162                (*sdi)->setJ(angMom);
1163              }
1164            }
1165            successfulScale = true;
1166 <          exchangeSum_ += targetFlux_;
1166 >          kineticExchange_ += kineticTarget_;
1167          }
1168        }
1169      } else {
1170        RealType a000, a110, c0, a001, a111, b01, b11, c1;
1171 <      switch(rnemdType_) {
1172 <      case rnemdKineticScale :
1171 >      switch(rnemdFluxType_) {
1172 >      case rnemdKE :
1173          /* used hotBin coeff's & only scale x & y dimensions
1174             RealType px = Phx / Pcx;
1175             RealType py = Phy / Pcy;
1176             a110 = Khy;
1177 <           c0 = - Khx - Khy - targetFlux_;
1177 >           c0 = - Khx - Khy - kineticTarget_;
1178             a000 = Khx;
1179             a111 = Kcy * py * py;
1180             b11 = -2.0 * Kcy * py * (1.0 + py);
1181 <           c1 = Kcy * py * (2.0 + py) + Kcx * px * ( 2.0 + px) + targetFlux_;
1181 >           c1 = Kcy * py * (2.0 + py) + Kcx * px * ( 2.0 + px) + kineticTarget_;
1182             b01 = -2.0 * Kcx * px * (1.0 + px);
1183             a001 = Kcx * px * px;
1184          */
1185          //scale all three dimensions, let c_x = c_y
1186          a000 = Kcx + Kcy;
1187          a110 = Kcz;
1188 <        c0 = targetFlux_ - Kcx - Kcy - Kcz;
1188 >        c0 = kineticTarget_ - Kcx - Kcy - Kcz;
1189          a001 = Khx * px * px + Khy * py * py;
1190          a111 = Khz * pz * pz;
1191          b01 = -2.0 * (Khx * px * (1.0 + px) + Khy * py * (1.0 + py));
1192          b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1193          c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khy * py * (2.0 + py)
1194 <          + Khz * pz * (2.0 + pz) - targetFlux_;
1194 >          + Khz * pz * (2.0 + pz) - kineticTarget_;
1195          break;
1196 <      case rnemdPxScale :
1197 <        c = 1 - targetFlux_ / Pcx;
1196 >      case rnemdPx :
1197 >        c = 1 - momentumTarget_.x() / Pcx;
1198          a000 = Kcy;
1199          a110 = Kcz;
1200          c0 = Kcx * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
# Line 907 | Line 1205 | namespace OpenMD {
1205          c1 = Khy * py * (2.0 + py) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1206            + Khx * (fastpow(c * px - px - 1.0, 2) - 1.0);
1207          break;
1208 <      case rnemdPyScale :
1209 <        c = 1 - targetFlux_ / Pcy;
1208 >      case rnemdPy :
1209 >        c = 1 - momentumTarget_.y() / Pcy;
1210          a000 = Kcx;
1211          a110 = Kcz;
1212          c0 = Kcy * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
# Line 919 | Line 1217 | namespace OpenMD {
1217          c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1218            + Khy * (fastpow(c * py - py - 1.0, 2) - 1.0);
1219          break;
1220 <      case rnemdPzScale ://we don't really do this, do we?
1221 <        c = 1 - targetFlux_ / Pcz;
1220 >      case rnemdPz ://we don't really do this, do we?
1221 >        c = 1 - momentumTarget_.z() / Pcz;
1222          a000 = Kcx;
1223          a110 = Kcy;
1224          c0 = Kcz * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
# Line 1005 | Line 1303 | namespace OpenMD {
1303          for (rpi = rps.begin(); rpi != rps.end(); rpi++) {
1304            r1 = (*rpi).first;
1305            r2 = (*rpi).second;
1306 <          switch(rnemdType_) {
1307 <          case rnemdKineticScale :
1306 >          switch(rnemdFluxType_) {
1307 >          case rnemdKE :
1308              diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1309                + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcx, 2)
1310                + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcy, 2);
1311              break;
1312 <          case rnemdPxScale :
1312 >          case rnemdPx :
1313              diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1314                + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcy, 2);
1315              break;
1316 <          case rnemdPyScale :
1316 >          case rnemdPy :
1317              diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1318                + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcx, 2);
1319              break;
1320 <          case rnemdPzScale :
1320 >          case rnemdPz :
1321              diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1322                + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcy/Kcx, 2);
1323            default :
# Line 1033 | Line 1331 | namespace OpenMD {
1331   #ifdef IS_MPI
1332          if (worldRank == 0) {
1333   #endif
1334 <          sprintf(painCave.errMsg,
1335 <                  "RNEMD: roots r1= %lf\tr2 = %lf\n",
1336 <                  bestPair.first, bestPair.second);
1337 <          painCave.isFatal = 0;
1338 <          painCave.severity = OPENMD_INFO;
1339 <          simError();
1334 >          // sprintf(painCave.errMsg,
1335 >          //         "RNEMD: roots r1= %lf\tr2 = %lf\n",
1336 >          //         bestPair.first, bestPair.second);
1337 >          // painCave.isFatal = 0;
1338 >          // painCave.severity = OPENMD_INFO;
1339 >          // simError();
1340   #ifdef IS_MPI
1341          }
1342   #endif
1343          
1344 <        switch(rnemdType_) {
1345 <        case rnemdKineticScale :
1344 >        switch(rnemdFluxType_) {
1345 >        case rnemdKE :
1346            x = bestPair.first;
1347            y = bestPair.first;
1348            z = bestPair.second;
1349            break;
1350 <        case rnemdPxScale :
1350 >        case rnemdPx :
1351            x = c;
1352            y = bestPair.first;
1353            z = bestPair.second;
1354            break;
1355 <        case rnemdPyScale :
1355 >        case rnemdPy :
1356            x = bestPair.first;
1357            y = c;
1358            z = bestPair.second;
1359            break;
1360 <        case rnemdPzScale :
1360 >        case rnemdPz :
1361            x = bestPair.first;
1362            y = bestPair.second;
1363            z = c;
# Line 1088 | Line 1386 | namespace OpenMD {
1386            (*sdi)->setVel(vel);
1387          }
1388          successfulScale = true;
1389 <        exchangeSum_ += targetFlux_;
1389 >        switch(rnemdFluxType_) {
1390 >        case rnemdKE :
1391 >          kineticExchange_ += kineticTarget_;
1392 >          break;
1393 >        case rnemdPx :
1394 >        case rnemdPy :
1395 >        case rnemdPz :
1396 >          momentumExchange_ += momentumTarget_;
1397 >          break;          
1398 >        default :
1399 >          break;
1400 >        }      
1401        }
1402      }
1403      if (successfulScale != true) {
1404        sprintf(painCave.errMsg,
1405 <              "RNEMD: exchange NOT performed!\n");
1405 >              "RNEMD::doNIVS exchange NOT performed - roots that solve\n"
1406 >              "\tthe constraint equations may not exist or there may be\n"
1407 >              "\tno selected objects in one or both slabs.\n");
1408        painCave.isFatal = 0;
1409        painCave.severity = OPENMD_INFO;
1410        simError();        
1411        failTrialCount_++;
1412      }
1413    }
1414 +  
1415 +  void RNEMD::doVSS(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
1416 +    if (!doRNEMD_) return;
1417 +    int selei;
1418 +    int selej;
1419  
1104  void RNEMD::doShiftScale() {
1105
1420      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1421 +    RealType time = currentSnap_->getTime();    
1422      Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1423  
1109    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1110
1111    int selei;
1424      StuntDouble* sd;
1113    int idx;
1425  
1426      vector<StuntDouble*> hotBin, coldBin;
1427  
1428      Vector3d Ph(V3Zero);
1429 +    Vector3d Lh(V3Zero);
1430      RealType Mh = 0.0;
1431 +    Mat3x3d Ih(0.0);
1432      RealType Kh = 0.0;
1433      Vector3d Pc(V3Zero);
1434 +    Vector3d Lc(V3Zero);
1435      RealType Mc = 0.0;
1436 +    Mat3x3d Ic(0.0);
1437      RealType Kc = 0.0;
1438 +    
1439 +    for (sd = smanA.beginSelected(selei); sd != NULL;
1440 +         sd = smanA.nextSelected(selei)) {
1441  
1124    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
1125         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
1126
1127      idx = sd->getLocalIndex();
1128
1442        Vector3d pos = sd->getPos();
1443  
1444        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1445 +      
1446 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1447 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1448 +      
1449 +      RealType mass = sd->getMass();
1450 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1451 +      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1452 +      RealType r2;
1453 +      
1454 +      hotBin.push_back(sd);
1455 +      Ph += mass * vel;
1456 +      Mh += mass;
1457 +      Kh += mass * vel.lengthSquare();
1458 +      Lh += mass * cross(rPos, vel);
1459 +      Ih -= outProduct(rPos, rPos) * mass;
1460 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1461 +      Ih(0, 0) += mass * r2;
1462 +      Ih(1, 1) += mass * r2;
1463 +      Ih(2, 2) += mass * r2;
1464 +      
1465 +      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1466 +        if (sd->isDirectional()) {
1467 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
1468 +          Mat3x3d I = sd->getI();
1469 +          if (sd->isLinear()) {
1470 +            int i = sd->linearAxis();
1471 +            int j = (i + 1) % 3;
1472 +            int k = (i + 2) % 3;
1473 +            Kh += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1474 +              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1475 +          } else {
1476 +            Kh += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1477 +              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1478 +              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1479 +          }
1480 +        }
1481 +      }
1482 +    }
1483 +    for (sd = smanB.beginSelected(selej); sd != NULL;
1484 +         sd = smanB.nextSelected(selej)) {
1485  
1486 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1487 +      
1488 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1489 +      
1490        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1491          currentSnap_->wrapVector(pos);
1492 +      
1493 +      RealType mass = sd->getMass();
1494 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1495 +      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1496 +      RealType r2;
1497  
1498 <      // which bin is this stuntdouble in?
1499 <      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1500 <
1501 <      int binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + zShift_ + 0.5)) % nBins_;
1502 <
1503 <      // if we're in bin 0 or the middleBin
1504 <      if (binNo == 0 || binNo == midBin_) {
1505 <        
1506 <        RealType mass = sd->getMass();
1507 <        Vector3d vel = sd->getVel();
1508 <      
1509 <        if (binNo == 0) {
1510 <          hotBin.push_back(sd);
1511 <          //std::cerr << "before, velocity = " << vel << endl;
1512 <          Ph += mass * vel;
1513 <          //std::cerr << "after, velocity = " << vel << endl;
1514 <          Mh += mass;
1515 <          Kh += mass * vel.lengthSquare();
1516 <          if (rnemdType_ == rnemdShiftScaleVAM) {
1517 <            if (sd->isDirectional()) {
1518 <              Vector3d angMom = sd->getJ();
1519 <              Mat3x3d I = sd->getI();
1520 <              if (sd->isLinear()) {
1521 <                int i = sd->linearAxis();
1522 <                int j = (i + 1) % 3;
1523 <                int k = (i + 2) % 3;
1524 <                Kh += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1163 <                  angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1164 <              } else {
1165 <                Kh += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1166 <                  angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1167 <                  angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1168 <              }
1169 <            }
1170 <          }
1171 <        } else { //midBin_
1172 <          coldBin.push_back(sd);
1173 <          Pc += mass * vel;
1174 <          Mc += mass;
1175 <          Kc += mass * vel.lengthSquare();
1176 <          if (rnemdType_ == rnemdShiftScaleVAM) {
1177 <            if (sd->isDirectional()) {
1178 <              Vector3d angMom = sd->getJ();
1179 <              Mat3x3d I = sd->getI();
1180 <              if (sd->isLinear()) {
1181 <                int i = sd->linearAxis();
1182 <                int j = (i + 1) % 3;
1183 <                int k = (i + 2) % 3;
1184 <                Kc += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1185 <                  angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1186 <              } else {
1187 <                Kc += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1188 <                  angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1189 <                  angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1190 <              }
1191 <            }
1192 <          }
1193 <        }
1498 >      coldBin.push_back(sd);
1499 >      Pc += mass * vel;
1500 >      Mc += mass;
1501 >      Kc += mass * vel.lengthSquare();
1502 >      Lc += mass * cross(rPos, vel);
1503 >      Ic -= outProduct(rPos, rPos) * mass;
1504 >      r2 = rPos.lengthSquare();
1505 >      Ic(0, 0) += mass * r2;
1506 >      Ic(1, 1) += mass * r2;
1507 >      Ic(2, 2) += mass * r2;
1508 >      
1509 >      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1510 >        if (sd->isDirectional()) {
1511 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
1512 >          Mat3x3d I = sd->getI();
1513 >          if (sd->isLinear()) {
1514 >            int i = sd->linearAxis();
1515 >            int j = (i + 1) % 3;
1516 >            int k = (i + 2) % 3;
1517 >            Kc += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1518 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1519 >          } else {
1520 >            Kc += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1521 >              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1522 >              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1523 >          }
1524 >        }
1525        }
1526      }
1527      
1528      Kh *= 0.5;
1529      Kc *= 0.5;
1530 <
1200 <    std::cerr << "Mh= " << Mh << "\tKh= " << Kh << "\tMc= " << Mc
1201 <              << "\tKc= " << Kc << endl;
1202 <    std::cerr << "Ph= " << Ph << "\tPc= " << Pc << endl;
1203 <
1530 >    
1531   #ifdef IS_MPI
1532      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Ph[0], 3, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1533      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Pc[0], 3, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1534 +    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Lh[0], 3, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1535 +    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Lc[0], 3, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1536      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Mh, 1, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1537      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Kh, 1, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1538      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Mc, 1, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1539      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &Kc, 1, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1540 +    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, Ih.getArrayPointer(), 9,
1541 +                              MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1542 +    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, Ic.getArrayPointer(), 9,
1543 +                              MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1544   #endif
1545 <
1545 >    
1546      bool successfulExchange = false;
1547      if ((Mh > 0.0) && (Mc > 0.0)) {//both slabs are not empty
1548        Vector3d vc = Pc / Mc;
1549 <      Vector3d ac = njzp_ / Mc + vc;
1550 <      RealType cNumerator = Kc - targetJzKE_ - 0.5 * Mc * ac.lengthSquare();
1549 >      Vector3d ac = -momentumTarget_ / Mc + vc;
1550 >      Vector3d acrec = -momentumTarget_ / Mc;
1551 >      
1552 >      // We now need the inverse of the inertia tensor to calculate the
1553 >      // angular velocity of the cold slab;
1554 >      Mat3x3d Ici = Ic.inverse();
1555 >      Vector3d omegac = Ici * Lc;
1556 >      Vector3d bc  = -(Ici * angularMomentumTarget_) + omegac;
1557 >      Vector3d bcrec = bc - omegac;
1558 >      
1559 >      RealType cNumerator = Kc - kineticTarget_
1560 >        - 0.5 * Mc * ac.lengthSquare() - 0.5 * ( dot(bc, Ic * bc));
1561        if (cNumerator > 0.0) {
1562 <        RealType cDenominator = Kc - 0.5 * Mc * vc.lengthSquare();
1562 >        
1563 >        RealType cDenominator = Kc - 0.5 * Mc * vc.lengthSquare()
1564 >          - 0.5*(dot(omegac, Ic * omegac));
1565 >        
1566          if (cDenominator > 0.0) {
1567            RealType c = sqrt(cNumerator / cDenominator);
1568            if ((c > 0.9) && (c < 1.1)) {//restrict scaling coefficients
1569 +            
1570              Vector3d vh = Ph / Mh;
1571 <            Vector3d ah = jzp_ / Mh + vh;
1572 <            RealType hNumerator = Kh + targetJzKE_
1573 <              - 0.5 * Mh * ah.lengthSquare();
1574 <            if (hNumerator > 0.0) {
1575 <              RealType hDenominator = Kh - 0.5 * Mh * vh.lengthSquare();
1571 >            Vector3d ah = momentumTarget_ / Mh + vh;
1572 >            Vector3d ahrec = momentumTarget_ / Mh;
1573 >            
1574 >            // We now need the inverse of the inertia tensor to
1575 >            // calculate the angular velocity of the hot slab;
1576 >            Mat3x3d Ihi = Ih.inverse();
1577 >            Vector3d omegah = Ihi * Lh;
1578 >            Vector3d bh  = (Ihi * angularMomentumTarget_) + omegah;
1579 >            Vector3d bhrec = bh - omegah;
1580 >            
1581 >            RealType hNumerator = Kh + kineticTarget_
1582 >              - 0.5 * Mh * ah.lengthSquare() - 0.5 * ( dot(bh, Ih * bh));;
1583 >            if (hNumerator > 0.0) {
1584 >              
1585 >              RealType hDenominator = Kh - 0.5 * Mh * vh.lengthSquare()
1586 >                - 0.5*(dot(omegah, Ih * omegah));
1587 >              
1588                if (hDenominator > 0.0) {
1589                  RealType h = sqrt(hNumerator / hDenominator);
1590                  if ((h > 0.9) && (h < 1.1)) {
1591 <                  std::cerr << "cold slab scaling coefficient: " << c << "\n";
1233 <                  std::cerr << "hot slab scaling coefficient: " << h << "\n";
1591 >                  
1592                    vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1593                    Vector3d vel;
1594 +                  Vector3d rPos;
1595 +                  
1596                    for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); sdi++) {
1597                      //vel = (*sdi)->getVel();
1598 <                    vel = ((*sdi)->getVel() - vc) * c + ac;
1598 >                    rPos = (*sdi)->getPos() - coordinateOrigin_;
1599 >                    vel = ((*sdi)->getVel() - vc - cross(omegac, rPos)) * c
1600 >                      + ac + cross(bc, rPos);
1601                      (*sdi)->setVel(vel);
1602 <                    if (rnemdType_ == rnemdShiftScaleVAM) {
1602 >                    if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1603                        if ((*sdi)->isDirectional()) {
1604                          Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * c;
1605                          (*sdi)->setJ(angMom);
# Line 1246 | Line 1608 | namespace OpenMD {
1608                    }
1609                    for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); sdi++) {
1610                      //vel = (*sdi)->getVel();
1611 <                    vel = ((*sdi)->getVel() - vh) * h + ah;
1611 >                    rPos = (*sdi)->getPos() - coordinateOrigin_;
1612 >                    vel = ((*sdi)->getVel() - vh - cross(omegah, rPos)) * h
1613 >                      + ah + cross(bh, rPos);                  
1614                      (*sdi)->setVel(vel);
1615 <                    if (rnemdType_ == rnemdShiftScaleVAM) {
1615 >                    if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1616                        if ((*sdi)->isDirectional()) {
1617                          Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * h;
1618                          (*sdi)->setJ(angMom);
# Line 1256 | Line 1620 | namespace OpenMD {
1620                      }
1621                    }
1622                    successfulExchange = true;
1623 <                  exchangeSum_ += targetFlux_;
1624 <                  // this is a redundant variable for doShiftScale() so that
1625 <                  // RNEMD can output one exchange quantity needed in a job.
1262 <                  // need a better way to do this.
1623 >                  kineticExchange_ += kineticTarget_;
1624 >                  momentumExchange_ += momentumTarget_;
1625 >                  angularMomentumExchange_ += angularMomentumTarget_;
1626                  }
1627                }
1628              }
# Line 1269 | Line 1632 | namespace OpenMD {
1632      }
1633      if (successfulExchange != true) {
1634        sprintf(painCave.errMsg,
1635 <              "RNEMD: exchange NOT performed!\n");
1635 >              "RNEMD::doVSS exchange NOT performed - roots that solve\n"
1636 >              "\tthe constraint equations may not exist or there may be\n"
1637 >              "\tno selected objects in one or both slabs.\n");
1638        painCave.isFatal = 0;
1639        painCave.severity = OPENMD_INFO;
1640        simError();        
# Line 1277 | Line 1642 | namespace OpenMD {
1642      }
1643    }
1644  
1645 +  RealType RNEMD::getDividingArea() {
1646 +
1647 +    if (hasDividingArea_) return dividingArea_;
1648 +
1649 +    RealType areaA, areaB;
1650 +    Snapshot* snap = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1651 +
1652 +    if (hasSelectionA_) {
1653 +      int isd;
1654 +      StuntDouble* sd;
1655 +      vector<StuntDouble*> aSites;
1656 +      ConvexHull* surfaceMeshA = new ConvexHull();
1657 +      seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
1658 +      for (sd = seleManA_.beginSelected(isd); sd != NULL;
1659 +           sd = seleManA_.nextSelected(isd)) {
1660 +        aSites.push_back(sd);
1661 +      }
1662 +      surfaceMeshA->computeHull(aSites);
1663 +      areaA = surfaceMeshA->getArea();
1664 +    } else {
1665 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1666 +        // in periodic boundaries, the surface area is twice the x-y
1667 +        // area of the current box:
1668 +        areaA = 2.0 * snap->getXYarea();
1669 +      } else {
1670 +        // in non-periodic simulations, without explicitly setting
1671 +        // selections, the sphere radius sets the surface area of the
1672 +        // dividing surface:
1673 +        areaA = 4.0 * M_PI * pow(sphereARadius_, 2);
1674 +      }
1675 +    }
1676 +
1677 +    if (hasSelectionB_) {
1678 +      int isd;
1679 +      StuntDouble* sd;
1680 +      vector<StuntDouble*> bSites;
1681 +      ConvexHull* surfaceMeshB = new ConvexHull();
1682 +      seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
1683 +      for (sd = seleManB_.beginSelected(isd); sd != NULL;
1684 +           sd = seleManB_.nextSelected(isd)) {
1685 +        bSites.push_back(sd);
1686 +      }
1687 +      surfaceMeshB->computeHull(bSites);
1688 +      areaB = surfaceMeshB->getArea();
1689 +    } else {
1690 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1691 +        // in periodic boundaries, the surface area is twice the x-y
1692 +        // area of the current box:
1693 +        areaB = 2.0 * snap->getXYarea();
1694 +      } else {
1695 +        // in non-periodic simulations, without explicitly setting
1696 +        // selections, but if a sphereBradius has been set, just use that:
1697 +        areaB = 4.0 * M_PI * pow(sphereBRadius_, 2);
1698 +      }
1699 +    }
1700 +    
1701 +    dividingArea_ = min(areaA, areaB);
1702 +    hasDividingArea_ = true;
1703 +    return dividingArea_;
1704 +  }
1705 +  
1706    void RNEMD::doRNEMD() {
1707 +    if (!doRNEMD_) return;
1708 +    trialCount_++;
1709  
1710 <    switch(rnemdType_) {
1711 <    case rnemdKineticScale :
1712 <    case rnemdKineticScaleVAM :
1713 <    case rnemdKineticScaleAM :
1714 <    case rnemdPxScale :
1715 <    case rnemdPyScale :
1716 <    case rnemdPzScale :
1717 <      doScale();
1710 >    // object evaluator:
1711 >    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
1712 >    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1713 >
1714 >    evaluatorA_.loadScriptString(selectionA_);
1715 >    evaluatorB_.loadScriptString(selectionB_);
1716 >
1717 >    seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
1718 >    seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
1719 >
1720 >    commonA_ = seleManA_ & seleMan_;
1721 >    commonB_ = seleManB_ & seleMan_;
1722 >
1723 >    // Target exchange quantities (in each exchange) = dividingArea * dt * flux
1724 >    // dt = exchange time interval
1725 >    // flux = target flux
1726 >    // dividingArea = smallest dividing surface between the two regions
1727 >
1728 >    hasDividingArea_ = false;
1729 >    RealType area = getDividingArea();
1730 >
1731 >    kineticTarget_ = kineticFlux_ * exchangeTime_ * area;
1732 >    momentumTarget_ = momentumFluxVector_ * exchangeTime_ * area;
1733 >    angularMomentumTarget_ = angularMomentumFluxVector_ * exchangeTime_ * area;
1734 >
1735 >    switch(rnemdMethod_) {
1736 >    case rnemdSwap:
1737 >      doSwap(commonA_, commonB_);
1738        break;
1739 <    case rnemdKineticSwap :
1740 <    case rnemdPx :
1293 <    case rnemdPy :
1294 <    case rnemdPz :
1295 <      doSwap();
1739 >    case rnemdNIVS:
1740 >      doNIVS(commonA_, commonB_);
1741        break;
1742 <    case rnemdShiftScaleV :
1743 <    case rnemdShiftScaleVAM :
1299 <      doShiftScale();
1742 >    case rnemdVSS:
1743 >      doVSS(commonA_, commonB_);
1744        break;
1745 <    case rnemdUnknown :
1745 >    case rnemdUnkownMethod:
1746      default :
1747        break;
1748      }
1749    }
1750  
1751    void RNEMD::collectData() {
1752 <
1752 >    if (!doRNEMD_) return;
1753      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1310    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1754  
1755 +    // collectData can be called more frequently than the doRNEMD, so use the
1756 +    // computed area from the last exchange time:
1757 +
1758 +    areaAccumulator_->add(getDividingArea());
1759 +    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1760      seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1761  
1762 <    int selei;
1762 >    int selei(0);
1763      StuntDouble* sd;
1764 <    int idx;
1764 >    int binNo;
1765  
1766 +    vector<RealType> binMass(nBins_, 0.0);
1767 +    vector<RealType> binPx(nBins_, 0.0);
1768 +    vector<RealType> binPy(nBins_, 0.0);
1769 +    vector<RealType> binPz(nBins_, 0.0);
1770 +    vector<RealType> binOmegax(nBins_, 0.0);
1771 +    vector<RealType> binOmegay(nBins_, 0.0);
1772 +    vector<RealType> binOmegaz(nBins_, 0.0);
1773 +    vector<RealType> binKE(nBins_, 0.0);
1774 +    vector<int> binDOF(nBins_, 0);
1775 +    vector<int> binCount(nBins_, 0);
1776 +
1777      // alternative approach, track all molecules instead of only those
1778      // selected for scaling/swapping:
1779      /*
1780 <    SimInfo::MoleculeIterator miter;
1781 <    vector<StuntDouble*>::iterator iiter;
1782 <    Molecule* mol;
1783 <    StuntDouble* integrableObject;
1784 <    for (mol = info_->beginMolecule(miter); mol != NULL;
1785 <         mol = info_->nextMolecule(miter))
1786 <      integrableObject is essentially sd
1787 <        for (integrableObject = mol->beginIntegrableObject(iiter);
1788 <             integrableObject != NULL;
1789 <             integrableObject = mol->nextIntegrableObject(iiter))
1780 >      SimInfo::MoleculeIterator miter;
1781 >      vector<StuntDouble*>::iterator iiter;
1782 >      Molecule* mol;
1783 >      StuntDouble* sd;
1784 >      for (mol = info_->beginMolecule(miter); mol != NULL;
1785 >      mol = info_->nextMolecule(miter))
1786 >      sd is essentially sd
1787 >      for (sd = mol->beginIntegrableObject(iiter);
1788 >      sd != NULL;
1789 >      sd = mol->nextIntegrableObject(iiter))
1790      */
1791 +
1792      for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
1793 <         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
1794 <      
1335 <      idx = sd->getLocalIndex();
1336 <      
1793 >         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {    
1794 >    
1795        Vector3d pos = sd->getPos();
1796  
1797        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1798        
1799 <      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1799 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1800          currentSnap_->wrapVector(pos);
1801 <      
1802 <      // which bin is this stuntdouble in?
1803 <      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1804 <      
1805 <      int binNo = int(rnemdLogWidth_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) %
1806 <        rnemdLogWidth_;
1807 <      // no symmetrization allowed due to arbitary rnemdLogWidth_
1808 <      /*
1809 <      if (rnemdLogWidth_ == midBin_ + 1)
1810 <        if (binNo > midBin_)
1811 <          binNo = nBins_ - binNo;
1354 <      */
1801 >        // which bin is this stuntdouble in?
1802 >        // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1803 >        // Shift molecules by half a box to have bins start at 0
1804 >        // The modulo operator is used to wrap the case when we are
1805 >        // beyond the end of the bins back to the beginning.
1806 >        binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) % nBins_;
1807 >      } else {
1808 >        Vector3d rPos = pos - coordinateOrigin_;
1809 >        binNo = int(rPos.length() / binWidth_);
1810 >      }
1811 >
1812        RealType mass = sd->getMass();
1356      mHist_[binNo] += mass;
1813        Vector3d vel = sd->getVel();
1814 <      RealType value;
1815 <      //RealType xVal, yVal, zVal;
1816 <
1817 <      if (outputTemp_) {
1818 <        value = mass * vel.lengthSquare();
1819 <        tempCount_[binNo] += 3;
1820 <        if (sd->isDirectional()) {
1821 <          Vector3d angMom = sd->getJ();
1822 <          Mat3x3d I = sd->getI();
1823 <          if (sd->isLinear()) {
1824 <            int i = sd->linearAxis();
1825 <            int j = (i + 1) % 3;
1826 <            int k = (i + 2) % 3;
1827 <            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1828 <              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1829 <            tempCount_[binNo] +=2;
1830 <          } else {
1831 <            value += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1832 <              angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1) +
1833 <              angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
1834 <            tempCount_[binNo] +=3;
1835 <          }
1836 <        }
1837 <        value = value / PhysicalConstants::energyConvert
1838 <          / PhysicalConstants::kb;//may move to getStatus()
1839 <        tempHist_[binNo] += value;
1814 >      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1815 >      Vector3d aVel = cross(rPos, vel);
1816 >      
1817 >      if (binNo < nBins_)  {
1818 >        binCount[binNo]++;
1819 >        binMass[binNo] += mass;
1820 >        binPx[binNo] += mass*vel.x();
1821 >        binPy[binNo] += mass*vel.y();
1822 >        binPz[binNo] += mass*vel.z();
1823 >        binOmegax[binNo] += aVel.x();
1824 >        binOmegay[binNo] += aVel.y();
1825 >        binOmegaz[binNo] += aVel.z();
1826 >        binKE[binNo] += 0.5 * (mass * vel.lengthSquare());
1827 >        binDOF[binNo] += 3;
1828 >        
1829 >        if (sd->isDirectional()) {
1830 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
1831 >          Mat3x3d I = sd->getI();
1832 >          if (sd->isLinear()) {
1833 >            int i = sd->linearAxis();
1834 >            int j = (i + 1) % 3;
1835 >            int k = (i + 2) % 3;
1836 >            binKE[binNo] += 0.5 * (angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1837 >                                   angMom[k] * angMom[k] / I(k, k));
1838 >            binDOF[binNo] += 2;
1839 >          } else {
1840 >            binKE[binNo] += 0.5 * (angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1841 >                                   angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1842 >                                   angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2));
1843 >            binDOF[binNo] += 3;
1844 >          }
1845 >        }
1846        }
1847 <      if (outputVx_) {
1848 <        value = mass * vel[0];
1849 <        //vxzCount_[binNo]++;
1850 <        pxzHist_[binNo] += value;
1851 <      }
1852 <      if (outputVy_) {
1853 <        value = mass * vel[1];
1854 <        //vyzCount_[binNo]++;
1855 <        pyzHist_[binNo] += value;
1856 <      }
1847 >    }
1848 >    
1849 > #ifdef IS_MPI
1850 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binCount[0],
1851 >                              nBins_, MPI::INT, MPI::SUM);
1852 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binMass[0],
1853 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1854 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binPx[0],
1855 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1856 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binPy[0],
1857 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1858 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binPz[0],
1859 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1860 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binOmegax[0],
1861 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1862 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binOmegay[0],
1863 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1864 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binOmegaz[0],
1865 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1866 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binKE[0],
1867 >                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1868 >    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &binDOF[0],
1869 >                              nBins_, MPI::INT, MPI::SUM);
1870 > #endif
1871  
1872 <      if (output3DTemp_) {
1873 <        value = mass * vel.x() * vel.x();
1874 <        xTempHist_[binNo] += value;
1875 <        value = mass * vel.y() * vel.y() / PhysicalConstants::energyConvert
1876 <          / PhysicalConstants::kb;
1877 <        yTempHist_[binNo] += value;
1878 <        value = mass * vel.z() * vel.z() / PhysicalConstants::energyConvert
1879 <          / PhysicalConstants::kb;
1880 <        zTempHist_[binNo] += value;
1881 <        xyzTempCount_[binNo]++;
1872 >    Vector3d vel;
1873 >    Vector3d aVel;
1874 >    RealType den;
1875 >    RealType temp;
1876 >    RealType z;
1877 >    RealType r;
1878 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++) {
1879 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1880 >        z = (((RealType)i + 0.5) / (RealType)nBins_) * hmat(2,2);
1881 >        den = binMass[i] * nBins_ * PhysicalConstants::densityConvert
1882 >          / currentSnap_->getVolume() ;
1883 >      } else {
1884 >        r = (((RealType)i + 0.5) * binWidth_);
1885 >        RealType rinner = (RealType)i * binWidth_;
1886 >        RealType router = (RealType)(i+1) * binWidth_;
1887 >        den = binMass[i] * 3.0 * PhysicalConstants::densityConvert
1888 >          / (4.0 * M_PI * (pow(router,3) - pow(rinner,3)));
1889        }
1890 <      if (outputRotTemp_) {
1891 <        if (sd->isDirectional()) {
1892 <          Vector3d angMom = sd->getJ();
1893 <          Mat3x3d I = sd->getI();
1894 <          if (sd->isLinear()) {
1895 <            int i = sd->linearAxis();
1413 <            int j = (i + 1) % 3;
1414 <            int k = (i + 2) % 3;
1415 <            value = angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1416 <              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1417 <            rotTempCount_[binNo] +=2;
1418 <          } else {
1419 <            value = angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1420 <              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1421 <              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1422 <            rotTempCount_[binNo] +=3;
1423 <          }
1424 <        }
1425 <        value = value / PhysicalConstants::energyConvert
1426 <          / PhysicalConstants::kb;//may move to getStatus()
1427 <        rotTempHist_[binNo] += value;
1428 <      }
1890 >      vel.x() = binPx[i] / binMass[i];
1891 >      vel.y() = binPy[i] / binMass[i];
1892 >      vel.z() = binPz[i] / binMass[i];
1893 >      aVel.x() = binOmegax[i];
1894 >      aVel.y() = binOmegay[i];
1895 >      aVel.z() = binOmegaz[i];
1896  
1897 +      if (binCount[i] > 0) {
1898 +        // only add values if there are things to add
1899 +        temp = 2.0 * binKE[i] / (binDOF[i] * PhysicalConstants::kb *
1900 +                                 PhysicalConstants::energyConvert);
1901 +        
1902 +        for (unsigned int j = 0; j < outputMask_.size(); ++j) {
1903 +          if(outputMask_[j]) {
1904 +            switch(j) {
1905 +            case Z:
1906 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(z);
1907 +              break;
1908 +            case R:
1909 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(r);
1910 +              break;
1911 +            case TEMPERATURE:
1912 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(temp);
1913 +              break;
1914 +            case VELOCITY:
1915 +              dynamic_cast<VectorAccumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(vel);
1916 +              break;
1917 +            case ANGULARVELOCITY:
1918 +              dynamic_cast<VectorAccumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(aVel);
1919 +              break;
1920 +            case DENSITY:
1921 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(den);
1922 +              break;
1923 +            }
1924 +          }
1925 +        }
1926 +      }
1927      }
1928    }
1929  
1930    void RNEMD::getStarted() {
1931 +    if (!doRNEMD_) return;
1932 +    hasDividingArea_ = false;
1933      collectData();
1934 <    /*now can output profile in step 0, but might not be useful;
1436 <    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1437 <    Stats& stat = currentSnap_->statData;
1438 <    stat[Stats::RNEMD_EXCHANGE_TOTAL] = exchangeSum_;
1439 <    */
1440 <    //may output a header for the log file here
1441 <    getStatus();
1934 >    writeOutputFile();
1935    }
1936  
1937 <  void RNEMD::getStatus() {
1938 <
1939 <    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1940 <    Stats& stat = currentSnap_->statData;
1941 <    RealType time = currentSnap_->getTime();
1942 <
1943 <    stat[Stats::RNEMD_EXCHANGE_TOTAL] = exchangeSum_;
1944 <    //or to be more meaningful, define another item as exchangeSum_ / time
1945 <    int j;
1946 <
1937 >  void RNEMD::parseOutputFileFormat(const std::string& format) {
1938 >    if (!doRNEMD_) return;
1939 >    StringTokenizer tokenizer(format, " ,;|\t\n\r");
1940 >    
1941 >    while(tokenizer.hasMoreTokens()) {
1942 >      std::string token(tokenizer.nextToken());
1943 >      toUpper(token);
1944 >      OutputMapType::iterator i = outputMap_.find(token);
1945 >      if (i != outputMap_.end()) {
1946 >        outputMask_.set(i->second);
1947 >      } else {
1948 >        sprintf( painCave.errMsg,
1949 >                 "RNEMD::parseOutputFileFormat: %s is not a recognized\n"
1950 >                 "\toutputFileFormat keyword.\n", token.c_str() );
1951 >        painCave.isFatal = 0;
1952 >        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
1953 >        simError();            
1954 >      }
1955 >    }  
1956 >  }
1957 >  
1958 >  void RNEMD::writeOutputFile() {
1959 >    if (!doRNEMD_) return;
1960 >    
1961   #ifdef IS_MPI
1455
1456    // all processors have the same number of bins, and STL vectors pack their
1457    // arrays, so in theory, this should be safe:
1458
1459    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &mHist_[0],
1460                              rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1461    if (outputTemp_) {
1462      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &tempHist_[0],
1463                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1464      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &tempCount_[0],
1465                                rnemdLogWidth_, MPI::INT, MPI::SUM);
1466    }
1467    if (outputVx_) {
1468      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &pxzHist_[0],
1469                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1470      //MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &vxzCount_[0],
1471      //                        rnemdLogWidth_, MPI::INT, MPI::SUM);
1472    }
1473    if (outputVy_) {
1474      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &pyzHist_[0],
1475                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1476      //MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &vyzCount_[0],
1477      //                        rnemdLogWidth_, MPI::INT, MPI::SUM);
1478    }
1479    if (output3DTemp_) {
1480      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &xTempHist_[0],
1481                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1482      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &yTempHist_[0],
1483                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1484      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &zTempHist_[0],
1485                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1486      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &xyzTempCount_[0],
1487                                rnemdLogWidth_, MPI::INT, MPI::SUM);
1488    }
1489    if (outputRotTemp_) {
1490      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &rotTempHist_[0],
1491                                rnemdLogWidth_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1492      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &rotTempCount_[0],
1493                                rnemdLogWidth_, MPI::INT, MPI::SUM);
1494    }
1495
1962      // If we're the root node, should we print out the results
1963      int worldRank = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();
1964      if (worldRank == 0) {
1965   #endif
1966 <
1967 <      if (outputTemp_) {
1968 <        tempLog_ << time;
1969 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1970 <          tempLog_ << "\t" << tempHist_[j] / (RealType)tempCount_[j];
1971 <        }
1972 <        tempLog_ << endl;
1973 <      }
1508 <      if (outputVx_) {
1509 <        vxzLog_ << time;
1510 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1511 <          vxzLog_ << "\t" << pxzHist_[j] / mHist_[j];
1512 <        }
1513 <        vxzLog_ << endl;
1514 <      }
1515 <      if (outputVy_) {
1516 <        vyzLog_ << time;
1517 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1518 <          vyzLog_ << "\t" << pyzHist_[j] / mHist_[j];
1519 <        }
1520 <        vyzLog_ << endl;
1966 >      rnemdFile_.open(rnemdFileName_.c_str(), std::ios::out | std::ios::trunc );
1967 >      
1968 >      if( !rnemdFile_ ){        
1969 >        sprintf( painCave.errMsg,
1970 >                 "Could not open \"%s\" for RNEMD output.\n",
1971 >                 rnemdFileName_.c_str());
1972 >        painCave.isFatal = 1;
1973 >        simError();
1974        }
1975  
1976 <      if (output3DTemp_) {
1977 <        RealType temp;
1978 <        xTempLog_ << time;
1979 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1980 <          if (outputVx_)
1981 <            xTempHist_[j] -= pxzHist_[j] * pxzHist_[j] / mHist_[j];
1982 <          temp = xTempHist_[j] / (RealType)xyzTempCount_[j]
1983 <            / PhysicalConstants::energyConvert / PhysicalConstants::kb;
1984 <          xTempLog_ << "\t" << temp;
1985 <        }
1986 <        xTempLog_ << endl;
1987 <        yTempLog_ << time;
1988 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1989 <          yTempLog_ << "\t" << yTempHist_[j] / (RealType)xyzTempCount_[j];
1990 <        }
1991 <        yTempLog_ << endl;
1992 <        zTempLog_ << time;
1540 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1541 <          zTempLog_ << "\t" << zTempHist_[j] / (RealType)xyzTempCount_[j];
1542 <        }
1543 <        zTempLog_ << endl;
1976 >      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1977 >
1978 >      RealType time = currentSnap_->getTime();
1979 >      RealType avgArea;
1980 >      areaAccumulator_->getAverage(avgArea);
1981 >      RealType Jz = kineticExchange_ / (time * avgArea)
1982 >        / PhysicalConstants::energyConvert;
1983 >      Vector3d JzP = momentumExchange_ / (time * avgArea);      
1984 >      Vector3d JzL = angularMomentumExchange_ / (time * avgArea);      
1985 >
1986 >      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
1987 >      rnemdFile_ << "# RNEMD {\n";
1988 >
1989 >      map<string, RNEMDMethod>::iterator mi;
1990 >      for(mi = stringToMethod_.begin(); mi != stringToMethod_.end(); ++mi) {
1991 >        if ( (*mi).second == rnemdMethod_)
1992 >          rnemdFile_ << "#    exchangeMethod  = \"" << (*mi).first << "\";\n";
1993        }
1994 <      if (outputRotTemp_) {
1995 <        rotTempLog_ << time;
1996 <        for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1997 <          rotTempLog_ << "\t" << rotTempHist_[j] / (RealType)rotTempCount_[j];
1549 <        }
1550 <        rotTempLog_ << endl;
1994 >      map<string, RNEMDFluxType>::iterator fi;
1995 >      for(fi = stringToFluxType_.begin(); fi != stringToFluxType_.end(); ++fi) {
1996 >        if ( (*fi).second == rnemdFluxType_)
1997 >          rnemdFile_ << "#    fluxType  = \"" << (*fi).first << "\";\n";
1998        }
1999 +      
2000 +      rnemdFile_ << "#    exchangeTime = " << exchangeTime_ << ";\n";
2001  
2002 +      rnemdFile_ << "#    objectSelection = \""
2003 +                 << rnemdObjectSelection_ << "\";\n";
2004 +      rnemdFile_ << "#    selectionA = \"" << selectionA_ << "\";\n";
2005 +      rnemdFile_ << "#    selectionB = \"" << selectionB_ << "\";\n";
2006 +      rnemdFile_ << "# }\n";
2007 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2008 +      rnemdFile_ << "# RNEMD report:\n";      
2009 +      rnemdFile_ << "#      running time = " << time << " fs\n";
2010 +      rnemdFile_ << "# Target flux:\n";
2011 +      rnemdFile_ << "#           kinetic = "
2012 +                 << kineticFlux_ / PhysicalConstants::energyConvert
2013 +                 << " (kcal/mol/A^2/fs)\n";
2014 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumFluxVector_
2015 +                 << " (amu/A/fs^2)\n";
2016 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumFluxVector_
2017 +                 << " (amu/A^2/fs^2)\n";
2018 +      rnemdFile_ << "# Target one-time exchanges:\n";
2019 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = "
2020 +                 << kineticTarget_ / PhysicalConstants::energyConvert
2021 +                 << " (kcal/mol)\n";
2022 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumTarget_
2023 +                 << " (amu*A/fs)\n";
2024 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumTarget_
2025 +                 << " (amu*A^2/fs)\n";
2026 +      rnemdFile_ << "# Actual exchange totals:\n";
2027 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = "
2028 +                 << kineticExchange_ / PhysicalConstants::energyConvert
2029 +                 << " (kcal/mol)\n";
2030 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumExchange_
2031 +                 << " (amu*A/fs)\n";      
2032 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumExchange_
2033 +                 << " (amu*A^2/fs)\n";      
2034 +      rnemdFile_ << "# Actual flux:\n";
2035 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = " << Jz
2036 +                 << " (kcal/mol/A^2/fs)\n";
2037 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << JzP
2038 +                 << " (amu/A/fs^2)\n";
2039 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << JzL
2040 +                 << " (amu/A^2/fs^2)\n";
2041 +      rnemdFile_ << "# Exchange statistics:\n";
2042 +      rnemdFile_ << "#               attempted = " << trialCount_ << "\n";
2043 +      rnemdFile_ << "#                  failed = " << failTrialCount_ << "\n";
2044 +      if (rnemdMethod_ == rnemdNIVS) {
2045 +        rnemdFile_ << "#  NIVS root-check errors = "
2046 +                   << failRootCount_ << "\n";
2047 +      }
2048 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2049 +      
2050 +      
2051 +      
2052 +      //write title
2053 +      rnemdFile_ << "#";
2054 +      for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2055 +        if (outputMask_[i]) {
2056 +          rnemdFile_ << "\t" << data_[i].title <<
2057 +            "(" << data_[i].units << ")";
2058 +          // add some extra tabs for column alignment
2059 +          if (data_[i].dataType == "Vector3d") rnemdFile_ << "\t\t";
2060 +        }
2061 +      }
2062 +      rnemdFile_ << std::endl;
2063 +      
2064 +      rnemdFile_.precision(8);
2065 +      
2066 +      for (int j = 0; j < nBins_; j++) {        
2067 +        
2068 +        for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2069 +          if (outputMask_[i]) {
2070 +            if (data_[i].dataType == "RealType")
2071 +              writeReal(i,j);
2072 +            else if (data_[i].dataType == "Vector3d")
2073 +              writeVector(i,j);
2074 +            else {
2075 +              sprintf( painCave.errMsg,
2076 +                       "RNEMD found an unknown data type for: %s ",
2077 +                       data_[i].title.c_str());
2078 +              painCave.isFatal = 1;
2079 +              simError();
2080 +            }
2081 +          }
2082 +        }
2083 +        rnemdFile_ << std::endl;
2084 +        
2085 +      }        
2086 +
2087 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2088 +      rnemdFile_ << "# Standard Deviations in those quantities follow:\n";
2089 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2090 +
2091 +
2092 +      for (int j = 0; j < nBins_; j++) {        
2093 +        rnemdFile_ << "#";
2094 +        for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2095 +          if (outputMask_[i]) {
2096 +            if (data_[i].dataType == "RealType")
2097 +              writeRealStdDev(i,j);
2098 +            else if (data_[i].dataType == "Vector3d")
2099 +              writeVectorStdDev(i,j);
2100 +            else {
2101 +              sprintf( painCave.errMsg,
2102 +                       "RNEMD found an unknown data type for: %s ",
2103 +                       data_[i].title.c_str());
2104 +              painCave.isFatal = 1;
2105 +              simError();
2106 +            }
2107 +          }
2108 +        }
2109 +        rnemdFile_ << std::endl;
2110 +        
2111 +      }        
2112 +      
2113 +      rnemdFile_.flush();
2114 +      rnemdFile_.close();
2115 +      
2116   #ifdef IS_MPI
2117      }
2118   #endif
2119 +    
2120 +  }
2121 +  
2122 +  void RNEMD::writeReal(int index, unsigned int bin) {
2123 +    if (!doRNEMD_) return;
2124 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2125 +    assert(int(bin) < nBins_);
2126 +    RealType s;
2127 +    int count;
2128 +    
2129 +    count = dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->count();
2130 +    if (count == 0) return;
2131 +    
2132 +    dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->getAverage(s);
2133 +    
2134 +    if (! isinf(s) && ! isnan(s)) {
2135 +      rnemdFile_ << "\t" << s;
2136 +    } else{
2137 +      sprintf( painCave.errMsg,
2138 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s for bin %d",
2139 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2140 +      painCave.isFatal = 1;
2141 +      simError();
2142 +    }    
2143 +  }
2144 +  
2145 +  void RNEMD::writeVector(int index, unsigned int bin) {
2146 +    if (!doRNEMD_) return;
2147 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2148 +    assert(int(bin) < nBins_);
2149 +    Vector3d s;
2150 +    int count;
2151 +    
2152 +    count = dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->count();
2153 +    if (count == 0) return;
2154  
2155 <    for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
2156 <      mHist_[j] = 0.0;
2155 >    dynamic_cast<VectorAccumulator*>(data_[index].accumulator[bin])->getAverage(s);
2156 >    if (isinf(s[0]) || isnan(s[0]) ||
2157 >        isinf(s[1]) || isnan(s[1]) ||
2158 >        isinf(s[2]) || isnan(s[2]) ) {      
2159 >      sprintf( painCave.errMsg,
2160 >               "RNEMD detected a numerical error writing: %s for bin %d",
2161 >               data_[index].title.c_str(), bin);
2162 >      painCave.isFatal = 1;
2163 >      simError();
2164 >    } else {
2165 >      rnemdFile_ << "\t" << s[0] << "\t" << s[1] << "\t" << s[2];
2166      }
2167 <    if (outputTemp_)
1561 <      for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1562 <        tempCount_[j] = 0;
1563 <        tempHist_[j] = 0.0;
1564 <      }
1565 <    if (outputVx_)
1566 <      for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1567 <        //pxzCount_[j] = 0;
1568 <        pxzHist_[j] = 0.0;
1569 <      }
1570 <    if (outputVy_)
1571 <      for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
1572 <        //pyzCount_[j] = 0;
1573 <        pyzHist_[j] = 0.0;
1574 <      }
2167 >  }  
2168  
2169 <    if (output3DTemp_)
2170 <      for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
2171 <        xTempHist_[j] = 0.0;
2172 <        yTempHist_[j] = 0.0;
2173 <        zTempHist_[j] = 0.0;
2174 <        xyzTempCount_[j] = 0;
2175 <      }
2176 <    if (outputRotTemp_)
2177 <      for (j = 0; j < rnemdLogWidth_; j++) {
2178 <        rotTempCount_[j] = 0;
2179 <        rotTempHist_[j] = 0.0;
2180 <      }
2169 >  void RNEMD::writeRealStdDev(int index, unsigned int bin) {
2170 >    if (!doRNEMD_) return;
2171 >    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2172 >    assert(int(bin) < nBins_);
2173 >    RealType s;
2174 >    int count;
2175 >    
2176 >    count = dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->count();
2177 >    if (count == 0) return;
2178 >    
2179 >    dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->getStdDev(s);
2180 >    
2181 >    if (! isinf(s) && ! isnan(s)) {
2182 >      rnemdFile_ << "\t" << s;
2183 >    } else{
2184 >      sprintf( painCave.errMsg,
2185 >               "RNEMD detected a numerical error writing: %s std. dev. for bin %d",
2186 >               data_[index].title.c_str(), bin);
2187 >      painCave.isFatal = 1;
2188 >      simError();
2189 >    }    
2190    }
2191 +  
2192 +  void RNEMD::writeVectorStdDev(int index, unsigned int bin) {
2193 +    if (!doRNEMD_) return;
2194 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2195 +    assert(int(bin) < nBins_);
2196 +    Vector3d s;
2197 +    int count;
2198 +    
2199 +    count = dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->count();
2200 +    if (count == 0) return;
2201 +
2202 +    dynamic_cast<VectorAccumulator*>(data_[index].accumulator[bin])->getStdDev(s);
2203 +    if (isinf(s[0]) || isnan(s[0]) ||
2204 +        isinf(s[1]) || isnan(s[1]) ||
2205 +        isinf(s[2]) || isnan(s[2]) ) {      
2206 +      sprintf( painCave.errMsg,
2207 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s std. dev. for bin %d",
2208 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2209 +      painCave.isFatal = 1;
2210 +      simError();
2211 +    } else {
2212 +      rnemdFile_ << "\t" << s[0] << "\t" << s[1] << "\t" << s[2];
2213 +    }
2214 +  }  
2215   }
2216  

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