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

Comparing:
trunk/src/integrators/RNEMD.cpp (file contents), Revision 1350 by gezelter, Thu May 21 18:56:45 2009 UTC vs.
trunk/src/rnemd/RNEMD.cpp (file contents), Revision 2026 by gezelter, Wed Oct 22 12:23:59 2014 UTC

# Line 6 | Line 6
6   * redistribute this software in source and binary code form, provided
7   * that the following conditions are met:
8   *
9 < * 1. Acknowledgement of the program authors must be made in any
10 < *    publication of scientific results based in part on use of the
11 < *    program.  An acceptable form of acknowledgement is citation of
12 < *    the article in which the program was described (Matthew
13 < *    A. Meineke, Charles F. Vardeman II, Teng Lin, Christopher
14 < *    J. Fennell and J. Daniel Gezelter, "OOPSE: An Object-Oriented
15 < *    Parallel Simulation Engine for Molecular Dynamics,"
16 < *    J. Comput. Chem. 26, pp. 252-271 (2005))
17 < *
18 < * 2. Redistributions of source code must retain the above copyright
9 > * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10   *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11   *
12 < * 3. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12 > * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13   *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
14   *    documentation and/or other materials provided with the
15   *    distribution.
# Line 37 | Line 28
28   * arising out of the use of or inability to use software, even if the
29   * University of Notre Dame has been advised of the possibility of
30   * such damages.
31 + *
32 + * SUPPORT OPEN SCIENCE!  If you use OpenMD or its source code in your
33 + * research, please cite the appropriate papers when you publish your
34 + * work.  Good starting points are:
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, 234107 (2008).          
39 + * [4]  Vardeman & Gezelter, in progress (2009).                        
40   */
41 + #ifdef IS_MPI
42 + #include <mpi.h>
43 + #endif
44  
45 < #include "integrators/RNEMD.hpp"
45 > #include <cmath>
46 > #include <sstream>
47 > #include <string>
48 >
49 > #include "rnemd/RNEMD.hpp"
50   #include "math/Vector3.hpp"
51 + #include "math/Vector.hpp"
52   #include "math/SquareMatrix3.hpp"
53 + #include "math/Polynomial.hpp"
54   #include "primitives/Molecule.hpp"
55   #include "primitives/StuntDouble.hpp"
56 < #include "utils/OOPSEConstant.hpp"
56 > #include "utils/PhysicalConstants.hpp"
57   #include "utils/Tuple.hpp"
58 + #include "brains/Thermo.hpp"
59 + #include "math/ConvexHull.hpp"
60  
61 < #ifndef IS_MPI
62 < #include "math/SeqRandNumGen.hpp"
63 < #else
53 < #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
67  
68 < namespace oopse {
68 > using namespace std;
69 > namespace OpenMD {
70    
71 <  RNEMD::RNEMD(SimInfo* info) : info_(info), evaluator_(info), seleMan_(info), usePeriodicBoundaryConditions_(info->getSimParams()->getUsePeriodicBoundaryConditions()) {
72 <    
73 <    int seedValue;
74 <    Globals * simParams = info->getSimParams();
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 >                                hasData_(false), hasDividingArea_(false),
76 >                                usePeriodicBoundaryConditions_(info->getSimParams()->getUsePeriodicBoundaryConditions()) {
77  
78 <    stringToEnumMap_["Kinetic"] = rnemdKinetic;
79 <    stringToEnumMap_["Px"] = rnemdPx;
80 <    stringToEnumMap_["Py"] = rnemdPy;
68 <    stringToEnumMap_["Pz"] = rnemdPz;
69 <    stringToEnumMap_["Unknown"] = rnemdUnknown;
78 >    trialCount_ = 0;
79 >    failTrialCount_ = 0;
80 >    failRootCount_ = 0;
81  
82 <    rnemdObjectSelection_ = simParams->getRNEMD_objectSelection();
83 <    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
73 <    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
82 >    Globals* simParams = info->getSimParams();
83 >    RNEMDParameters* rnemdParams = simParams->getRNEMDParameters();
84  
85 +    doRNEMD_ = rnemdParams->getUseRNEMD();
86 +    if (!doRNEMD_) return;
87  
88 <    // do some sanity checking
88 >    stringToMethod_["Swap"]  = rnemdSwap;
89 >    stringToMethod_["NIVS"]  = rnemdNIVS;
90 >    stringToMethod_["VSS"]   = rnemdVSS;
91  
92 <    int selectionCount = seleMan_.getSelectionCount();
93 <    int nIntegrable = info->getNGlobalIntegrableObjects();
92 >    stringToFluxType_["KE"]  = rnemdKE;
93 >    stringToFluxType_["Px"]  = rnemdPx;
94 >    stringToFluxType_["Py"]  = rnemdPy;
95 >    stringToFluxType_["Pz"]  = rnemdPz;
96 >    stringToFluxType_["Pvector"]  = rnemdPvector;
97 >    stringToFluxType_["Lx"]  = rnemdLx;
98 >    stringToFluxType_["Ly"]  = rnemdLy;
99 >    stringToFluxType_["Lz"]  = rnemdLz;
100 >    stringToFluxType_["Lvector"]  = rnemdLvector;
101 >    stringToFluxType_["KE+Px"]  = rnemdKePx;
102 >    stringToFluxType_["KE+Py"]  = rnemdKePy;
103 >    stringToFluxType_["KE+Pvector"]  = rnemdKePvector;
104 >    stringToFluxType_["KE+Lx"]  = rnemdKeLx;
105 >    stringToFluxType_["KE+Ly"]  = rnemdKeLy;
106 >    stringToFluxType_["KE+Lz"]  = rnemdKeLz;
107 >    stringToFluxType_["KE+Lvector"]  = rnemdKeLvector;
108  
109 <    if (selectionCount > nIntegrable) {
109 >    runTime_ = simParams->getRunTime();
110 >    statusTime_ = simParams->getStatusTime();
111 >
112 >    const string methStr = rnemdParams->getMethod();
113 >    bool hasFluxType = rnemdParams->haveFluxType();
114 >
115 >    rnemdObjectSelection_ = rnemdParams->getObjectSelection();
116 >
117 >    string fluxStr;
118 >    if (hasFluxType) {
119 >      fluxStr = rnemdParams->getFluxType();
120 >    } else {
121        sprintf(painCave.errMsg,
122 <              "RNEMD warning: The current RNEMD_objectSelection,\n"
123 <              "\t\t%s\n"
124 <              "\thas resulted in %d selected objects.  However,\n"
125 <              "\tthe total number of integrable objects in the system\n"
126 <              "\tis only %d.  This is almost certainly not what you want\n"
127 <              "\tto do.  A likely cause of this is forgetting the _RB_0\n"
128 <              "\tselector in the selection script!\n",
90 <              rnemdObjectSelection_.c_str(),
91 <              selectionCount, nIntegrable);
92 <      painCave.isFatal = 0;
122 >              "RNEMD: No fluxType was set in the md file.  This parameter,\n"
123 >              "\twhich must be one of the following values:\n"
124 >              "\tKE, Px, Py, Pz, Pvector, Lx, Ly, Lz, Lvector,\n"
125 >              "\tKE+Px, KE+Py, KE+Pvector, KE+Lx, KE+Ly, KE+Lz, KE+Lvector\n"
126 >              "\tmust be set to use RNEMD\n");
127 >      painCave.isFatal = 1;
128 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
129        simError();
94
130      }
131 +
132 +    bool hasKineticFlux = rnemdParams->haveKineticFlux();
133 +    bool hasMomentumFlux = rnemdParams->haveMomentumFlux();
134 +    bool hasMomentumFluxVector = rnemdParams->haveMomentumFluxVector();
135 +    bool hasAngularMomentumFlux = rnemdParams->haveAngularMomentumFlux();
136 +    bool hasAngularMomentumFluxVector = rnemdParams->haveAngularMomentumFluxVector();
137 +    hasSelectionA_ = rnemdParams->haveSelectionA();
138 +    hasSelectionB_ = rnemdParams->haveSelectionB();
139 +    bool hasSlabWidth = rnemdParams->haveSlabWidth();
140 +    bool hasSlabACenter = rnemdParams->haveSlabACenter();
141 +    bool hasSlabBCenter = rnemdParams->haveSlabBCenter();
142 +    bool hasSphereARadius = rnemdParams->haveSphereARadius();
143 +    hasSphereBRadius_ = rnemdParams->haveSphereBRadius();
144 +    bool hasCoordinateOrigin = rnemdParams->haveCoordinateOrigin();
145 +    bool hasOutputFileName = rnemdParams->haveOutputFileName();
146 +    bool hasOutputFields = rnemdParams->haveOutputFields();
147      
148 <    const std::string st = simParams->getRNEMD_swapType();
148 >    map<string, RNEMDMethod>::iterator i;
149 >    i = stringToMethod_.find(methStr);
150 >    if (i != stringToMethod_.end())
151 >      rnemdMethod_ = i->second;
152 >    else {
153 >      sprintf(painCave.errMsg,
154 >              "RNEMD: The current method,\n"
155 >              "\t\t%s is not one of the recognized\n"
156 >              "\texchange methods: Swap, NIVS, or VSS\n",
157 >              methStr.c_str());
158 >      painCave.isFatal = 1;
159 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
160 >      simError();
161 >    }
162  
163 <    std::map<std::string, RNEMDTypeEnum>::iterator i;
164 <    i = stringToEnumMap_.find(st);
165 <    rnemdType_  = (i == stringToEnumMap_.end()) ? RNEMD::rnemdUnknown : i->second;
163 >    map<string, RNEMDFluxType>::iterator j;
164 >    j = stringToFluxType_.find(fluxStr);
165 >    if (j != stringToFluxType_.end())
166 >      rnemdFluxType_ = j->second;
167 >    else {
168 >      sprintf(painCave.errMsg,
169 >              "RNEMD: The current fluxType,\n"
170 >              "\t\t%s\n"
171 >              "\tis not one of the recognized flux types.\n",
172 >              fluxStr.c_str());
173 >      painCave.isFatal = 1;
174 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
175 >      simError();
176 >    }
177  
178 <    set_RNEMD_swapTime(simParams->getRNEMD_swapTime());
179 <    set_RNEMD_nBins(simParams->getRNEMD_nBins());
180 <    exchangeSum_ = 0.0;
178 >    bool methodFluxMismatch = false;
179 >    bool hasCorrectFlux = false;
180 >    switch(rnemdMethod_) {
181 >    case rnemdSwap:
182 >      switch (rnemdFluxType_) {
183 >      case rnemdKE:
184 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
185 >        break;
186 >      case rnemdPx:
187 >      case rnemdPy:
188 >      case rnemdPz:
189 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
190 >        break;
191 >      default :
192 >        methodFluxMismatch = true;
193 >        break;
194 >      }
195 >      break;
196 >    case rnemdNIVS:
197 >      switch (rnemdFluxType_) {
198 >      case rnemdKE:
199 >      case rnemdRotKE:
200 >      case rnemdFullKE:
201 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
202 >        break;
203 >      case rnemdPx:
204 >      case rnemdPy:
205 >      case rnemdPz:
206 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
207 >        break;
208 >      case rnemdKePx:
209 >      case rnemdKePy:
210 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux && hasKineticFlux;
211 >        break;
212 >      default:
213 >        methodFluxMismatch = true;
214 >        break;
215 >      }
216 >      break;
217 >    case rnemdVSS:
218 >      switch (rnemdFluxType_) {
219 >      case rnemdKE:
220 >      case rnemdRotKE:
221 >      case rnemdFullKE:
222 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
223 >        break;
224 >      case rnemdPx:
225 >      case rnemdPy:
226 >      case rnemdPz:
227 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
228 >        break;
229 >      case rnemdLx:
230 >      case rnemdLy:
231 >      case rnemdLz:
232 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFlux;
233 >        break;
234 >      case rnemdPvector:
235 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFluxVector;
236 >        break;
237 >      case rnemdLvector:
238 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFluxVector;
239 >        break;
240 >      case rnemdKePx:
241 >      case rnemdKePy:
242 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux && hasKineticFlux;
243 >        break;
244 >      case rnemdKeLx:
245 >      case rnemdKeLy:
246 >      case rnemdKeLz:
247 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFlux && hasKineticFlux;
248 >        break;
249 >      case rnemdKePvector:
250 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFluxVector && hasKineticFlux;
251 >        break;
252 >      case rnemdKeLvector:
253 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFluxVector && hasKineticFlux;
254 >        break;
255 >      default:
256 >        methodFluxMismatch = true;
257 >        break;
258 >      }
259 >    default:
260 >      break;
261 >    }
262  
263 < #ifndef IS_MPI
264 <    if (simParams->haveSeed()) {
265 <      seedValue = simParams->getSeed();
266 <      randNumGen_ = new SeqRandNumGen(seedValue);
267 <    }else {
268 <      randNumGen_ = new SeqRandNumGen();
269 <    }    
270 < #else
271 <    if (simParams->haveSeed()) {
272 <      seedValue = simParams->getSeed();
273 <      randNumGen_ = new ParallelRandNumGen(seedValue);
274 <    }else {
275 <      randNumGen_ = new ParallelRandNumGen();
276 <    }    
277 < #endif
263 >    if (methodFluxMismatch) {
264 >      sprintf(painCave.errMsg,
265 >              "RNEMD: The current method,\n"
266 >              "\t\t%s\n"
267 >              "\tcannot be used with the current flux type, %s\n",
268 >              methStr.c_str(), fluxStr.c_str());
269 >      painCave.isFatal = 1;
270 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
271 >      simError();        
272 >    }
273 >    if (!hasCorrectFlux) {
274 >      sprintf(painCave.errMsg,
275 >              "RNEMD: The current method, %s, and flux type, %s,\n"
276 >              "\tdid not have the correct flux value specified. Options\n"
277 >              "\tinclude: kineticFlux, momentumFlux, angularMomentumFlux,\n"
278 >              "\tmomentumFluxVector, and angularMomentumFluxVector.\n",
279 >              methStr.c_str(), fluxStr.c_str());
280 >      painCave.isFatal = 1;
281 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
282 >      simError();        
283 >    }
284 >
285 >    if (hasKineticFlux) {
286 >      // convert the kcal / mol / Angstroms^2 / fs values in the md file
287 >      // into  amu / fs^3:
288 >      kineticFlux_ = rnemdParams->getKineticFlux()
289 >        * PhysicalConstants::energyConvert;
290 >    } else {
291 >      kineticFlux_ = 0.0;
292 >    }
293 >    if (hasMomentumFluxVector) {
294 >      std::vector<RealType> mf = rnemdParams->getMomentumFluxVector();
295 >      if (mf.size() != 3) {
296 >          sprintf(painCave.errMsg,
297 >                  "RNEMD: Incorrect number of parameters specified for momentumFluxVector.\n"
298 >                  "\tthere should be 3 parameters, but %lu were specified.\n",
299 >                  mf.size());
300 >          painCave.isFatal = 1;
301 >          simError();      
302 >      }
303 >      momentumFluxVector_.x() = mf[0];
304 >      momentumFluxVector_.y() = mf[1];
305 >      momentumFluxVector_.z() = mf[2];
306 >    } else {
307 >      momentumFluxVector_ = V3Zero;
308 >      if (hasMomentumFlux) {
309 >        RealType momentumFlux = rnemdParams->getMomentumFlux();
310 >        switch (rnemdFluxType_) {
311 >        case rnemdPx:
312 >          momentumFluxVector_.x() = momentumFlux;
313 >          break;
314 >        case rnemdPy:
315 >          momentumFluxVector_.y() = momentumFlux;
316 >          break;
317 >        case rnemdPz:
318 >          momentumFluxVector_.z() = momentumFlux;
319 >          break;
320 >        case rnemdKePx:
321 >          momentumFluxVector_.x() = momentumFlux;
322 >          break;
323 >        case rnemdKePy:
324 >          momentumFluxVector_.y() = momentumFlux;
325 >          break;
326 >        default:
327 >          break;
328 >        }
329 >      }
330 >      if (hasAngularMomentumFluxVector) {
331 >        std::vector<RealType> amf = rnemdParams->getAngularMomentumFluxVector();
332 >        if (amf.size() != 3) {
333 >          sprintf(painCave.errMsg,
334 >                  "RNEMD: Incorrect number of parameters specified for angularMomentumFluxVector.\n"
335 >                  "\tthere should be 3 parameters, but %lu were specified.\n",
336 >                  amf.size());
337 >          painCave.isFatal = 1;
338 >          simError();      
339 >        }
340 >        angularMomentumFluxVector_.x() = amf[0];
341 >        angularMomentumFluxVector_.y() = amf[1];
342 >        angularMomentumFluxVector_.z() = amf[2];
343 >      } else {
344 >        angularMomentumFluxVector_ = V3Zero;
345 >        if (hasAngularMomentumFlux) {
346 >          RealType angularMomentumFlux = rnemdParams->getAngularMomentumFlux();
347 >          switch (rnemdFluxType_) {
348 >          case rnemdLx:
349 >            angularMomentumFluxVector_.x() = angularMomentumFlux;
350 >            break;
351 >          case rnemdLy:
352 >            angularMomentumFluxVector_.y() = angularMomentumFlux;
353 >            break;
354 >          case rnemdLz:
355 >            angularMomentumFluxVector_.z() = angularMomentumFlux;
356 >            break;
357 >          case rnemdKeLx:
358 >            angularMomentumFluxVector_.x() = angularMomentumFlux;
359 >            break;
360 >          case rnemdKeLy:
361 >            angularMomentumFluxVector_.y() = angularMomentumFlux;
362 >            break;
363 >          case rnemdKeLz:
364 >            angularMomentumFluxVector_.z() = angularMomentumFlux;
365 >            break;
366 >          default:
367 >            break;
368 >          }
369 >        }        
370 >      }
371 >
372 >      if (hasCoordinateOrigin) {
373 >        std::vector<RealType> co = rnemdParams->getCoordinateOrigin();
374 >        if (co.size() != 3) {
375 >          sprintf(painCave.errMsg,
376 >                  "RNEMD: Incorrect number of parameters specified for coordinateOrigin.\n"
377 >                  "\tthere should be 3 parameters, but %lu were specified.\n",
378 >                  co.size());
379 >          painCave.isFatal = 1;
380 >          simError();      
381 >        }
382 >        coordinateOrigin_.x() = co[0];
383 >        coordinateOrigin_.y() = co[1];
384 >        coordinateOrigin_.z() = co[2];
385 >      } else {
386 >        coordinateOrigin_ = V3Zero;
387 >      }
388 >
389 >      // do some sanity checking
390 >
391 >      int selectionCount = seleMan_.getSelectionCount();
392 >
393 >      int nIntegrable = info->getNGlobalIntegrableObjects();
394 >
395 >      if (selectionCount > nIntegrable) {
396 >        sprintf(painCave.errMsg,
397 >                "RNEMD: The current objectSelection,\n"
398 >                "\t\t%s\n"
399 >                "\thas resulted in %d selected objects.  However,\n"
400 >                "\tthe total number of integrable objects in the system\n"
401 >                "\tis only %d.  This is almost certainly not what you want\n"
402 >                "\tto do.  A likely cause of this is forgetting the _RB_0\n"
403 >                "\tselector in the selection script!\n",
404 >                rnemdObjectSelection_.c_str(),
405 >                selectionCount, nIntegrable);
406 >        painCave.isFatal = 0;
407 >        painCave.severity = OPENMD_WARNING;
408 >        simError();
409 >      }
410 >
411 >      areaAccumulator_ = new Accumulator();
412 >
413 >      nBins_ = rnemdParams->getOutputBins();
414 >      binWidth_ = rnemdParams->getOutputBinWidth();
415 >
416 >      data_.resize(RNEMD::ENDINDEX);
417 >      OutputData z;
418 >      z.units =  "Angstroms";
419 >      z.title =  "Z";
420 >      z.dataType = "RealType";
421 >      z.accumulator.reserve(nBins_);
422 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
423 >        z.accumulator.push_back( new Accumulator() );
424 >      data_[Z] = z;
425 >      outputMap_["Z"] =  Z;
426 >
427 >      OutputData r;
428 >      r.units =  "Angstroms";
429 >      r.title =  "R";
430 >      r.dataType = "RealType";
431 >      r.accumulator.reserve(nBins_);
432 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
433 >        r.accumulator.push_back( new Accumulator() );
434 >      data_[R] = r;
435 >      outputMap_["R"] =  R;
436 >
437 >      OutputData temperature;
438 >      temperature.units =  "K";
439 >      temperature.title =  "Temperature";
440 >      temperature.dataType = "RealType";
441 >      temperature.accumulator.reserve(nBins_);
442 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
443 >        temperature.accumulator.push_back( new Accumulator() );
444 >      data_[TEMPERATURE] = temperature;
445 >      outputMap_["TEMPERATURE"] =  TEMPERATURE;
446 >
447 >      OutputData velocity;
448 >      velocity.units = "angstroms/fs";
449 >      velocity.title =  "Velocity";  
450 >      velocity.dataType = "Vector3d";
451 >      velocity.accumulator.reserve(nBins_);
452 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
453 >        velocity.accumulator.push_back( new VectorAccumulator() );
454 >      data_[VELOCITY] = velocity;
455 >      outputMap_["VELOCITY"] = VELOCITY;
456 >
457 >      OutputData angularVelocity;
458 >      angularVelocity.units = "angstroms^2/fs";
459 >      angularVelocity.title =  "AngularVelocity";  
460 >      angularVelocity.dataType = "Vector3d";
461 >      angularVelocity.accumulator.reserve(nBins_);
462 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
463 >        angularVelocity.accumulator.push_back( new VectorAccumulator() );
464 >      data_[ANGULARVELOCITY] = angularVelocity;
465 >      outputMap_["ANGULARVELOCITY"] = ANGULARVELOCITY;
466 >
467 >      OutputData density;
468 >      density.units =  "g cm^-3";
469 >      density.title =  "Density";
470 >      density.dataType = "RealType";
471 >      density.accumulator.reserve(nBins_);
472 >      for (int i = 0; i < nBins_; i++)
473 >        density.accumulator.push_back( new Accumulator() );
474 >      data_[DENSITY] = density;
475 >      outputMap_["DENSITY"] =  DENSITY;
476 >
477 >      if (hasOutputFields) {
478 >        parseOutputFileFormat(rnemdParams->getOutputFields());
479 >      } else {
480 >        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
481 >          outputMask_.set(Z);
482 >        else
483 >          outputMask_.set(R);
484 >        switch (rnemdFluxType_) {
485 >        case rnemdKE:
486 >        case rnemdRotKE:
487 >        case rnemdFullKE:
488 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
489 >          break;
490 >        case rnemdPx:
491 >        case rnemdPy:
492 >          outputMask_.set(VELOCITY);
493 >          break;
494 >        case rnemdPz:        
495 >        case rnemdPvector:
496 >          outputMask_.set(VELOCITY);
497 >          outputMask_.set(DENSITY);
498 >          break;
499 >        case rnemdLx:
500 >        case rnemdLy:
501 >        case rnemdLz:
502 >        case rnemdLvector:
503 >          outputMask_.set(ANGULARVELOCITY);
504 >          break;
505 >        case rnemdKeLx:
506 >        case rnemdKeLy:
507 >        case rnemdKeLz:
508 >        case rnemdKeLvector:
509 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
510 >          outputMask_.set(ANGULARVELOCITY);
511 >          break;
512 >        case rnemdKePx:
513 >        case rnemdKePy:
514 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
515 >          outputMask_.set(VELOCITY);
516 >          break;
517 >        case rnemdKePvector:
518 >          outputMask_.set(TEMPERATURE);
519 >          outputMask_.set(VELOCITY);
520 >          outputMask_.set(DENSITY);        
521 >          break;
522 >        default:
523 >          break;
524 >        }
525 >      }
526 >      
527 >      if (hasOutputFileName) {
528 >        rnemdFileName_ = rnemdParams->getOutputFileName();
529 >      } else {
530 >        rnemdFileName_ = getPrefix(info->getFinalConfigFileName()) + ".rnemd";
531 >      }          
532 >
533 >      exchangeTime_ = rnemdParams->getExchangeTime();
534 >
535 >      Snapshot* currentSnap_ = info->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
536 >      // total exchange sums are zeroed out at the beginning:
537 >
538 >      kineticExchange_ = 0.0;
539 >      momentumExchange_ = V3Zero;
540 >      angularMomentumExchange_ = V3Zero;
541 >
542 >      std::ostringstream selectionAstream;
543 >      std::ostringstream selectionBstream;
544 >    
545 >      if (hasSelectionA_) {
546 >        selectionA_ = rnemdParams->getSelectionA();
547 >      } else {
548 >        if (usePeriodicBoundaryConditions_) {    
549 >          Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
550 >        
551 >          if (hasSlabWidth)
552 >            slabWidth_ = rnemdParams->getSlabWidth();
553 >          else
554 >            slabWidth_ = hmat(2,2) / 10.0;
555 >        
556 >          if (hasSlabACenter)
557 >            slabACenter_ = rnemdParams->getSlabACenter();
558 >          else
559 >            slabACenter_ = 0.0;
560 >        
561 >          selectionAstream << "select wrappedz > "
562 >                           << slabACenter_ - 0.5*slabWidth_
563 >                           <<  " && wrappedz < "
564 >                           << slabACenter_ + 0.5*slabWidth_;
565 >          selectionA_ = selectionAstream.str();
566 >        } else {
567 >          if (hasSphereARadius)
568 >            sphereARadius_ = rnemdParams->getSphereARadius();
569 >          else {
570 >            // use an initial guess to the size of the inner slab to be 1/10 the
571 >            // radius of an approximately spherical hull:
572 >            Thermo thermo(info);
573 >            RealType hVol = thermo.getHullVolume();
574 >            sphereARadius_ = 0.1 * pow((3.0 * hVol / (4.0 * M_PI)), 1.0/3.0);
575 >          }
576 >          selectionAstream << "select r < " << sphereARadius_;
577 >          selectionA_ = selectionAstream.str();
578 >        }
579 >      }
580 >    
581 >      if (hasSelectionB_) {
582 >        selectionB_ = rnemdParams->getSelectionB();
583 >
584 >      } else {
585 >        if (usePeriodicBoundaryConditions_) {    
586 >          Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
587 >        
588 >          if (hasSlabWidth)
589 >            slabWidth_ = rnemdParams->getSlabWidth();
590 >          else
591 >            slabWidth_ = hmat(2,2) / 10.0;
592 >        
593 >          if (hasSlabBCenter)
594 >            slabBCenter_ = rnemdParams->getSlabBCenter();
595 >          else
596 >            slabBCenter_ = hmat(2,2) / 2.0;
597 >        
598 >          selectionBstream << "select wrappedz > "
599 >                           << slabBCenter_ - 0.5*slabWidth_
600 >                           <<  " && wrappedz < "
601 >                           << slabBCenter_ + 0.5*slabWidth_;
602 >          selectionB_ = selectionBstream.str();
603 >        } else {
604 >          if (hasSphereBRadius_) {
605 >            sphereBRadius_ = rnemdParams->getSphereBRadius();
606 >            selectionBstream << "select r > " << sphereBRadius_;
607 >            selectionB_ = selectionBstream.str();
608 >          } else {
609 >            selectionB_ = "select hull";
610 >            BisHull_ = true;
611 >            hasSelectionB_ = true;
612 >          }
613 >        }
614 >      }
615 >    }
616 >
617 >    // object evaluator:
618 >    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
619 >    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
620 >    evaluatorA_.loadScriptString(selectionA_);
621 >    evaluatorB_.loadScriptString(selectionB_);
622 >    seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
623 >    seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
624 >    commonA_ = seleManA_ & seleMan_;
625 >    commonB_ = seleManB_ & seleMan_;  
626    }
627    
628 +    
629    RNEMD::~RNEMD() {
630 <    delete randNumGen_;
631 <  }
630 >    if (!doRNEMD_) return;
631 > #ifdef IS_MPI
632 >    if (worldRank == 0) {
633 > #endif
634  
635 <  void RNEMD::doSwap() {
129 <    int midBin = nBins_ / 2;
635 >      writeOutputFile();
636  
637 +      rnemdFile_.close();
638 +      
639 + #ifdef IS_MPI
640 +    }
641 + #endif
642 +
643 +    // delete all of the objects we created:
644 +    delete areaAccumulator_;    
645 +    data_.clear();
646 +  }
647 +  
648 +  void RNEMD::doSwap(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
649 +    if (!doRNEMD_) return;
650 +    int selei;
651 +    int selej;
652 +
653      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
654      Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
655  
134    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
135
136    int selei;
656      StuntDouble* sd;
138    int idx;
657  
658      RealType min_val;
659 <    bool min_found = false;  
659 >    int min_found = 0;  
660      StuntDouble* min_sd;
661  
662      RealType max_val;
663 <    bool max_found = false;
663 >    int max_found = 0;
664      StuntDouble* max_sd;
665  
666 <    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
667 <         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
666 >    for (sd = seleManA_.beginSelected(selei); sd != NULL;
667 >         sd = seleManA_.nextSelected(selei)) {
668  
151      idx = sd->getLocalIndex();
152
669        Vector3d pos = sd->getPos();
670 <
670 >      
671        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
672 <
672 >      
673        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
674          currentSnap_->wrapVector(pos);
675 <
676 <      // which bin is this stuntdouble in?
677 <      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
678 <
679 <      int binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) % nBins_;
680 <
681 <
166 <      // if we're in bin 0 or the middleBin
167 <      if (binNo == 0 || binNo == midBin) {
675 >      
676 >      RealType mass = sd->getMass();
677 >      Vector3d vel = sd->getVel();
678 >      RealType value;
679 >      
680 >      switch(rnemdFluxType_) {
681 >      case rnemdKE :
682          
683 <        RealType mass = sd->getMass();
684 <        Vector3d vel = sd->getVel();
685 <        RealType value;
686 <
687 <        switch(rnemdType_) {
174 <        case rnemdKinetic :
683 >        value = mass * vel.lengthSquare();
684 >        
685 >        if (sd->isDirectional()) {
686 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
687 >          Mat3x3d I = sd->getI();
688            
689 <          value = mass * (vel[0]*vel[0] + vel[1]*vel[1] +
690 <                          vel[2]*vel[2]);
691 <          if (sd->isDirectional()) {
692 <            Vector3d angMom = sd->getJ();
693 <            Mat3x3d I = sd->getI();
694 <            
695 <            if (sd->isLinear()) {
696 <              int i = sd->linearAxis();
697 <              int j = (i + 1) % 3;
698 <              int k = (i + 2) % 3;
186 <              value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
187 <                angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
188 <            } else {                        
189 <              value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
190 <                + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
191 <                + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
192 <            }
689 >          if (sd->isLinear()) {
690 >            int i = sd->linearAxis();
691 >            int j = (i + 1) % 3;
692 >            int k = (i + 2) % 3;
693 >            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
694 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
695 >          } else {                        
696 >            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
697 >              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
698 >              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
699            }
700 <          value = value * 0.5 / OOPSEConstant::energyConvert;
701 <          break;
702 <        case rnemdPx :
703 <          value = mass * vel[0];
704 <          break;
705 <        case rnemdPy :
706 <          value = mass * vel[1];
707 <          break;
708 <        case rnemdPz :
709 <          value = mass * vel[2];
710 <          break;
711 <        case rnemdUnknown :
712 <        default :
713 <          break;
700 >        } //angular momenta exchange enabled
701 >        value *= 0.5;
702 >        break;
703 >      case rnemdPx :
704 >        value = mass * vel[0];
705 >        break;
706 >      case rnemdPy :
707 >        value = mass * vel[1];
708 >        break;
709 >      case rnemdPz :
710 >        value = mass * vel[2];
711 >        break;
712 >      default :
713 >        break;
714 >      }
715 >      if (!max_found) {
716 >        max_val = value;
717 >        max_sd = sd;
718 >        max_found = 1;
719 >      } else {
720 >        if (max_val < value) {
721 >          max_val = value;
722 >          max_sd = sd;
723          }
724 +      }  
725 +    }
726          
727 <        if (binNo == 0) {
728 <          if (!min_found) {
729 <            min_val = value;
730 <            min_sd = sd;
731 <            min_found = true;
732 <          } else {
733 <            if (min_val > value) {
734 <              min_val = value;
735 <              min_sd = sd;
736 <            }
737 <          }
738 <        } else {
739 <          if (!max_found) {
740 <            max_val = value;
741 <            max_sd = sd;
742 <            max_found = true;
743 <          } else {
744 <            if (max_val < value) {
745 <              max_val = value;
746 <              max_sd = sd;
747 <            }
748 <          }      
749 <        }
727 >    for (sd = seleManB_.beginSelected(selej); sd != NULL;
728 >         sd = seleManB_.nextSelected(selej)) {
729 >
730 >      Vector3d pos = sd->getPos();
731 >      
732 >      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
733 >      
734 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
735 >        currentSnap_->wrapVector(pos);
736 >      
737 >      RealType mass = sd->getMass();
738 >      Vector3d vel = sd->getVel();
739 >      RealType value;
740 >      
741 >      switch(rnemdFluxType_) {
742 >      case rnemdKE :
743 >        
744 >        value = mass * vel.lengthSquare();
745 >        
746 >        if (sd->isDirectional()) {
747 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
748 >          Mat3x3d I = sd->getI();
749 >          
750 >          if (sd->isLinear()) {
751 >            int i = sd->linearAxis();
752 >            int j = (i + 1) % 3;
753 >            int k = (i + 2) % 3;
754 >            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
755 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
756 >          } else {                        
757 >            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
758 >              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
759 >              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
760 >          }
761 >        } //angular momenta exchange enabled
762 >        value *= 0.5;
763 >        break;
764 >      case rnemdPx :
765 >        value = mass * vel[0];
766 >        break;
767 >      case rnemdPy :
768 >        value = mass * vel[1];
769 >        break;
770 >      case rnemdPz :
771 >        value = mass * vel[2];
772 >        break;
773 >      default :
774 >        break;
775        }
776 +      
777 +      if (!min_found) {
778 +        min_val = value;
779 +        min_sd = sd;
780 +        min_found = 1;
781 +      } else {
782 +        if (min_val > value) {
783 +          min_val = value;
784 +          min_sd = sd;
785 +        }
786 +      }
787      }
788 +    
789 + #ifdef IS_MPI    
790 +    int worldRank;
791 +    MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &worldRank);
792 +        
793 +    int my_min_found = min_found;
794 +    int my_max_found = max_found;
795  
236 #ifdef IS_MPI
237    int nProc, worldRank;
238
239    nProc = MPI::COMM_WORLD.Get_size();
240    worldRank = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();
241
242    bool my_min_found = min_found;
243    bool my_max_found = max_found;
244
796      // Even if we didn't find a minimum, did someone else?
797 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&my_min_found, &min_found,
798 <                              1, MPI::BOOL, MPI::LAND);
248 <    
797 >    MPI_Allreduce(&my_min_found, &min_found, 1, MPI_INT, MPI_LOR,
798 >                  MPI_COMM_WORLD);
799      // Even if we didn't find a maximum, did someone else?
800 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&my_max_found, &max_found,
801 <                              1, MPI::BOOL, MPI::LAND);
802 <    
803 <    struct {
804 <      RealType val;
805 <      int rank;
806 <    } max_vals, min_vals;
807 <    
808 <    if (min_found) {
809 <      if (my_min_found)
800 >    MPI_Allreduce(&my_max_found, &max_found, 1, MPI_INT, MPI_LOR,
801 >                  MPI_COMM_WORLD);
802 > #endif
803 >
804 >    if (max_found && min_found) {
805 >
806 > #ifdef IS_MPI
807 >      struct {
808 >        RealType val;
809 >        int rank;
810 >      } max_vals, min_vals;
811 >      
812 >      if (my_min_found) {
813          min_vals.val = min_val;
814 <      else
814 >      } else {
815          min_vals.val = HONKING_LARGE_VALUE;
816 <      
816 >      }
817        min_vals.rank = worldRank;    
818        
819        // Who had the minimum?
820 <      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&min_vals, &min_vals,
821 <                                1, MPI::REALTYPE_INT, MPI::MINLOC);
820 >      MPI_Allreduce(&min_vals, &min_vals,
821 >                    1, MPI_REALTYPE_INT, MPI_MINLOC, MPI_COMM_WORLD);
822        min_val = min_vals.val;
270    }
823        
824 <    if (max_found) {
273 <      if (my_max_found)
824 >      if (my_max_found) {
825          max_vals.val = max_val;
826 <      else
826 >      } else {
827          max_vals.val = -HONKING_LARGE_VALUE;
828 <      
828 >      }
829        max_vals.rank = worldRank;    
830        
831        // Who had the maximum?
832 <      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&max_vals, &max_vals,
833 <                                1, MPI::REALTYPE_INT, MPI::MAXLOC);
832 >      MPI_Allreduce(&max_vals, &max_vals,
833 >                    1, MPI_REALTYPE_INT, MPI_MAXLOC, MPI_COMM_WORLD);
834        max_val = max_vals.val;
284    }
835   #endif
836 <
837 <    if (max_found && min_found) {
838 <      if (min_val< max_val) {
289 <
836 >      
837 >      if (min_val < max_val) {
838 >        
839   #ifdef IS_MPI      
840          if (max_vals.rank == worldRank && min_vals.rank == worldRank) {
841            // I have both maximum and minimum, so proceed like a single
842            // processor version:
843   #endif
844 <          // objects to be swapped: velocity & angular velocity
844 >
845            Vector3d min_vel = min_sd->getVel();
846            Vector3d max_vel = max_sd->getVel();
847            RealType temp_vel;
848            
849 <          switch(rnemdType_) {
850 <          case rnemdKinetic :
849 >          switch(rnemdFluxType_) {
850 >          case rnemdKE :
851              min_sd->setVel(max_vel);
852              max_sd->setVel(min_vel);
853 <            if (min_sd->isDirectional() && max_sd->isDirectional()) {
853 >            if (min_sd->isDirectional() && max_sd->isDirectional()) {
854                Vector3d min_angMom = min_sd->getJ();
855                Vector3d max_angMom = max_sd->getJ();
856                min_sd->setJ(max_angMom);
857                max_sd->setJ(min_angMom);
858 <            }
858 >            }//angular momenta exchange enabled
859 >            //assumes same rigid body identity
860              break;
861            case rnemdPx :
862              temp_vel = min_vel.x();
# Line 329 | Line 879 | namespace oopse {
879              min_sd->setVel(min_vel);
880              max_sd->setVel(max_vel);
881              break;
332          case rnemdUnknown :
882            default :
883              break;
884            }
885 +
886   #ifdef IS_MPI
887            // the rest of the cases only apply in parallel simulations:
888          } else if (max_vals.rank == worldRank) {
# Line 340 | Line 890 | namespace oopse {
890            
891            Vector3d min_vel;
892            Vector3d max_vel = max_sd->getVel();
893 <          MPI::Status status;
893 >          MPI_Status status;
894  
895            // point-to-point swap of the velocity vector
896 <          MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
897 <                                   min_vals.rank, 0,
898 <                                   min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
899 <                                   min_vals.rank, 0, status);
896 >          MPI_Sendrecv(max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
897 >                       min_vals.rank, 0,
898 >                       min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
899 >                       min_vals.rank, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
900            
901 <          switch(rnemdType_) {
902 <          case rnemdKinetic :
901 >          switch(rnemdFluxType_) {
902 >          case rnemdKE :
903              max_sd->setVel(min_vel);
904 <            
904 >            //angular momenta exchange enabled
905              if (max_sd->isDirectional()) {
906                Vector3d min_angMom;
907                Vector3d max_angMom = max_sd->getJ();
908 <
908 >              
909                // point-to-point swap of the angular momentum vector
910 <              MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(max_angMom.getArrayPointer(), 3,
911 <                                       MPI::REALTYPE, min_vals.rank, 1,
912 <                                       min_angMom.getArrayPointer(), 3,
913 <                                       MPI::REALTYPE, min_vals.rank, 1,
914 <                                       status);
915 <
910 >              MPI_Sendrecv(max_angMom.getArrayPointer(), 3,
911 >                           MPI_REALTYPE, min_vals.rank, 1,
912 >                           min_angMom.getArrayPointer(), 3,
913 >                           MPI_REALTYPE, min_vals.rank, 1,
914 >                           MPI_COMM_WORLD, &status);
915 >              
916                max_sd->setJ(min_angMom);
917 <            }
917 >            }
918              break;
919            case rnemdPx :
920              max_vel.x() = min_vel.x();
# Line 378 | Line 928 | namespace oopse {
928              max_vel.z() = min_vel.z();
929              max_sd->setVel(max_vel);
930              break;
381          case rnemdUnknown :
931            default :
932              break;
933            }
# Line 387 | Line 936 | namespace oopse {
936            
937            Vector3d max_vel;
938            Vector3d min_vel = min_sd->getVel();
939 <          MPI::Status status;
939 >          MPI_Status status;
940            
941            // point-to-point swap of the velocity vector
942 <          MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
943 <                                   max_vals.rank, 0,
944 <                                   max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
945 <                                   max_vals.rank, 0, status);
942 >          MPI_Sendrecv(min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
943 >                       max_vals.rank, 0,
944 >                       max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
945 >                       max_vals.rank, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
946            
947 <          switch(rnemdType_) {
948 <          case rnemdKinetic :
947 >          switch(rnemdFluxType_) {
948 >          case rnemdKE :
949              min_sd->setVel(max_vel);
950 <            
950 >            //angular momenta exchange enabled
951              if (min_sd->isDirectional()) {
952                Vector3d min_angMom = min_sd->getJ();
953                Vector3d max_angMom;
954 <
954 >              
955                // point-to-point swap of the angular momentum vector
956 <              MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(min_angMom.getArrayPointer(), 3,
957 <                                       MPI::REALTYPE, max_vals.rank, 1,
958 <                                       max_angMom.getArrayPointer(), 3,
959 <                                       MPI::REALTYPE, max_vals.rank, 1,
960 <                                       status);
961 <
956 >              MPI_Sendrecv(min_angMom.getArrayPointer(), 3,
957 >                           MPI_REALTYPE, max_vals.rank, 1,
958 >                           max_angMom.getArrayPointer(), 3,
959 >                           MPI_REALTYPE, max_vals.rank, 1,
960 >                           MPI_COMM_WORLD, &status);
961 >              
962                min_sd->setJ(max_angMom);
963              }
964              break;
# Line 425 | Line 974 | namespace oopse {
974              min_vel.z() = max_vel.z();
975              min_sd->setVel(min_vel);
976              break;
428          case rnemdUnknown :
977            default :
978              break;
979            }
980          }
981   #endif
982 <        exchangeSum_ += max_val - min_val;
983 <      } else {
984 <        std::cerr << "exchange NOT performed.\nmin_val > max_val.\n";
985 <      }
986 <    } else {
987 <      std::cerr << "exchange NOT performed.\none of the two slabs empty.\n";
988 <    }
989 <    
990 <  }
991 <  
992 <  void RNEMD::getStatus() {
993 <
994 <    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
995 <    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
996 <    Stats& stat = currentSnap_->statData;
997 <    RealType time = currentSnap_->getTime();
998 <
999 <    stat[Stats::RNEMD_SWAP_TOTAL] = exchangeSum_;
1000 <
1001 <    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1002 <
982 >        
983 >        switch(rnemdFluxType_) {
984 >        case rnemdKE:
985 >          kineticExchange_ += max_val - min_val;
986 >          break;
987 >        case rnemdPx:
988 >          momentumExchange_.x() += max_val - min_val;
989 >          break;
990 >        case rnemdPy:
991 >          momentumExchange_.y() += max_val - min_val;
992 >          break;
993 >        case rnemdPz:
994 >          momentumExchange_.z() += max_val - min_val;
995 >          break;
996 >        default:
997 >          break;
998 >        }
999 >      } else {        
1000 >        sprintf(painCave.errMsg,
1001 >                "RNEMD::doSwap exchange NOT performed because min_val > max_val\n");
1002 >        painCave.isFatal = 0;
1003 >        painCave.severity = OPENMD_INFO;
1004 >        simError();        
1005 >        failTrialCount_++;
1006 >      }
1007 >    } else {
1008 >      sprintf(painCave.errMsg,
1009 >              "RNEMD::doSwap exchange NOT performed because selected object\n"
1010 >              "\twas not present in at least one of the two slabs.\n");
1011 >      painCave.isFatal = 0;
1012 >      painCave.severity = OPENMD_INFO;
1013 >      simError();        
1014 >      failTrialCount_++;
1015 >    }    
1016 >  }
1017 >  
1018 >  void RNEMD::doNIVS(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
1019 >    if (!doRNEMD_) return;
1020      int selei;
1021 +    int selej;
1022 +
1023 +    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1024 +    RealType time = currentSnap_->getTime();    
1025 +    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1026 +
1027      StuntDouble* sd;
457    int idx;
1028  
1029 <    std::vector<RealType> valueHist(nBins_, 0.0); // keeps track of what's
460 <                                                  // being averaged
461 <    std::vector<int> valueCount(nBins_, 0);       // keeps track of the
462 <                                                  // number of degrees of
463 <                                                  // freedom being averaged
1029 >    vector<StuntDouble*> hotBin, coldBin;
1030  
1031 <    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
1032 <         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
1033 <      
1034 <      idx = sd->getLocalIndex();
1035 <      
1036 <      Vector3d pos = sd->getPos();
1031 >    RealType Phx = 0.0;
1032 >    RealType Phy = 0.0;
1033 >    RealType Phz = 0.0;
1034 >    RealType Khx = 0.0;
1035 >    RealType Khy = 0.0;
1036 >    RealType Khz = 0.0;
1037 >    RealType Khw = 0.0;
1038 >    RealType Pcx = 0.0;
1039 >    RealType Pcy = 0.0;
1040 >    RealType Pcz = 0.0;
1041 >    RealType Kcx = 0.0;
1042 >    RealType Kcy = 0.0;
1043 >    RealType Kcz = 0.0;
1044 >    RealType Kcw = 0.0;
1045  
1046 +    for (sd = smanA.beginSelected(selei); sd != NULL;
1047 +         sd = smanA.nextSelected(selei)) {
1048 +
1049 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1050 +      
1051        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1052        
1053        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1054          currentSnap_->wrapVector(pos);
1055        
477      // which bin is this stuntdouble in?
478      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1056        
1057 <      int binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) % nBins_;    
1057 >      RealType mass = sd->getMass();
1058 >      Vector3d vel = sd->getVel();
1059        
1060 +      hotBin.push_back(sd);
1061 +      Phx += mass * vel.x();
1062 +      Phy += mass * vel.y();
1063 +      Phz += mass * vel.z();
1064 +      Khx += mass * vel.x() * vel.x();
1065 +      Khy += mass * vel.y() * vel.y();
1066 +      Khz += mass * vel.z() * vel.z();
1067 +      if (sd->isDirectional()) {
1068 +        Vector3d angMom = sd->getJ();
1069 +        Mat3x3d I = sd->getI();
1070 +        if (sd->isLinear()) {
1071 +          int i = sd->linearAxis();
1072 +          int j = (i + 1) % 3;
1073 +          int k = (i + 2) % 3;
1074 +          Khw += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1075 +            angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1076 +        } else {
1077 +          Khw += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
1078 +            + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
1079 +            + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
1080 +        }
1081 +      }
1082 +    }
1083 +    for (sd = smanB.beginSelected(selej); sd != NULL;
1084 +         sd = smanB.nextSelected(selej)) {
1085 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1086 +      
1087 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1088 +      
1089 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1090 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1091 +            
1092        RealType mass = sd->getMass();
1093        Vector3d vel = sd->getVel();
484      RealType value;
1094  
1095 <      switch(rnemdType_) {
1096 <      case rnemdKinetic :
1097 <        
1098 <        value = mass * (vel[0]*vel[0] + vel[1]*vel[1] +
1099 <                        vel[2]*vel[2]);
1100 <        
1101 <        valueCount[binNo] += 3;
1102 <        if (sd->isDirectional()) {
1103 <          Vector3d angMom = sd->getJ();
1104 <          Mat3x3d I = sd->getI();
1105 <          
1106 <          if (sd->isLinear()) {
1107 <            int i = sd->linearAxis();
1108 <            int j = (i + 1) % 3;
1109 <            int k = (i + 2) % 3;
1110 <            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1111 <              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1095 >      coldBin.push_back(sd);
1096 >      Pcx += mass * vel.x();
1097 >      Pcy += mass * vel.y();
1098 >      Pcz += mass * vel.z();
1099 >      Kcx += mass * vel.x() * vel.x();
1100 >      Kcy += mass * vel.y() * vel.y();
1101 >      Kcz += mass * vel.z() * vel.z();
1102 >      if (sd->isDirectional()) {
1103 >        Vector3d angMom = sd->getJ();
1104 >        Mat3x3d I = sd->getI();
1105 >        if (sd->isLinear()) {
1106 >          int i = sd->linearAxis();
1107 >          int j = (i + 1) % 3;
1108 >          int k = (i + 2) % 3;
1109 >          Kcw += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1110 >            angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1111 >        } else {
1112 >          Kcw += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
1113 >            + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
1114 >            + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
1115 >        }
1116 >      }
1117 >    }
1118 >    
1119 >    Khx *= 0.5;
1120 >    Khy *= 0.5;
1121 >    Khz *= 0.5;
1122 >    Khw *= 0.5;
1123 >    Kcx *= 0.5;
1124 >    Kcy *= 0.5;
1125 >    Kcz *= 0.5;
1126 >    Kcw *= 0.5;
1127  
1128 <            valueCount[binNo] +=2;
1128 > #ifdef IS_MPI
1129 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Phx, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1130 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Phy, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1131 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Phz, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1132 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Pcx, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1133 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Pcy, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1134 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Pcz, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1135  
1136 <          } else {
1137 <            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
1138 <              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
1139 <              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
1140 <            valueCount[binNo] +=3;
1136 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Khx, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1137 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Khy, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1138 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Khz, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1139 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Khw, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1140 >
1141 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kcx, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1142 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kcy, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1143 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kcz, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1144 >    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kcw, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1145 > #endif
1146 >
1147 >    //solve coldBin coeff's first
1148 >    RealType px = Pcx / Phx;
1149 >    RealType py = Pcy / Phy;
1150 >    RealType pz = Pcz / Phz;
1151 >    RealType c, x, y, z;
1152 >    bool successfulScale = false;
1153 >    if ((rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) ||
1154 >        (rnemdFluxType_ == rnemdRotKE)) {
1155 >      //may need sanity check Khw & Kcw > 0
1156 >
1157 >      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1158 >        c = 1.0 - kineticTarget_ / (Kcx + Kcy + Kcz + Kcw);
1159 >      } else {
1160 >        c = 1.0 - kineticTarget_ / Kcw;
1161 >      }
1162 >
1163 >      if ((c > 0.81) && (c < 1.21)) {//restrict scaling coefficients
1164 >        c = sqrt(c);
1165 >
1166 >        RealType w = 0.0;
1167 >        if (rnemdFluxType_ ==  rnemdFullKE) {
1168 >          x = 1.0 + px * (1.0 - c);
1169 >          y = 1.0 + py * (1.0 - c);
1170 >          z = 1.0 + pz * (1.0 - c);
1171 >          /* more complicated way
1172 >             w = 1.0 + (Kcw - Kcw * c * c - (c * c * (Kcx + Kcy + Kcz
1173 >             + Khx * px * px + Khy * py * py + Khz * pz * pz)
1174 >             - 2.0 * c * (Khx * px * (1.0 + px) + Khy * py * (1.0 + py)
1175 >             + Khz * pz * (1.0 + pz)) + Khx * px * (2.0 + px)
1176 >             + Khy * py * (2.0 + py) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1177 >             - Kcx - Kcy - Kcz)) / Khw; the following is simpler
1178 >          */
1179 >          if ((fabs(x - 1.0) < 0.1) && (fabs(y - 1.0) < 0.1) &&
1180 >              (fabs(z - 1.0) < 0.1)) {
1181 >            w = 1.0 + (kineticTarget_
1182 >                       + Khx * (1.0 - x * x) + Khy * (1.0 - y * y)
1183 >                       + Khz * (1.0 - z * z)) / Khw;
1184 >          }//no need to calculate w if x, y or z is out of range
1185 >        } else {
1186 >          w = 1.0 + kineticTarget_ / Khw;
1187 >        }
1188 >        if ((w > 0.81) && (w < 1.21)) {//restrict scaling coefficients
1189 >          //if w is in the right range, so should be x, y, z.
1190 >          vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1191 >          Vector3d vel;
1192 >          for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); ++sdi) {
1193 >            if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1194 >              vel = (*sdi)->getVel() * c;
1195 >              (*sdi)->setVel(vel);
1196 >            }
1197 >            if ((*sdi)->isDirectional()) {
1198 >              Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * c;
1199 >              (*sdi)->setJ(angMom);
1200 >            }
1201            }
1202 +          w = sqrt(w);
1203 +          for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); ++sdi) {
1204 +            if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1205 +              vel = (*sdi)->getVel();
1206 +              vel.x() *= x;
1207 +              vel.y() *= y;
1208 +              vel.z() *= z;
1209 +              (*sdi)->setVel(vel);
1210 +            }
1211 +            if ((*sdi)->isDirectional()) {
1212 +              Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * w;
1213 +              (*sdi)->setJ(angMom);
1214 +            }
1215 +          }
1216 +          successfulScale = true;
1217 +          kineticExchange_ += kineticTarget_;
1218          }
1219 <        value = value / OOPSEConstant::energyConvert / OOPSEConstant::kb;
1220 <
1219 >      }
1220 >    } else {
1221 >      RealType a000, a110, c0, a001, a111, b01, b11, c1;
1222 >      switch(rnemdFluxType_) {
1223 >      case rnemdKE :
1224 >        /* used hotBin coeff's & only scale x & y dimensions
1225 >           RealType px = Phx / Pcx;
1226 >           RealType py = Phy / Pcy;
1227 >           a110 = Khy;
1228 >           c0 = - Khx - Khy - kineticTarget_;
1229 >           a000 = Khx;
1230 >           a111 = Kcy * py * py;
1231 >           b11 = -2.0 * Kcy * py * (1.0 + py);
1232 >           c1 = Kcy * py * (2.0 + py) + Kcx * px * ( 2.0 + px) + kineticTarget_;
1233 >           b01 = -2.0 * Kcx * px * (1.0 + px);
1234 >           a001 = Kcx * px * px;
1235 >        */
1236 >        //scale all three dimensions, let c_x = c_y
1237 >        a000 = Kcx + Kcy;
1238 >        a110 = Kcz;
1239 >        c0 = kineticTarget_ - Kcx - Kcy - Kcz;
1240 >        a001 = Khx * px * px + Khy * py * py;
1241 >        a111 = Khz * pz * pz;
1242 >        b01 = -2.0 * (Khx * px * (1.0 + px) + Khy * py * (1.0 + py));
1243 >        b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1244 >        c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khy * py * (2.0 + py)
1245 >          + Khz * pz * (2.0 + pz) - kineticTarget_;
1246          break;
1247        case rnemdPx :
1248 <        value = mass * vel[0];
1249 <        valueCount[binNo]++;
1248 >        c = 1 - momentumTarget_.x() / Pcx;
1249 >        a000 = Kcy;
1250 >        a110 = Kcz;
1251 >        c0 = Kcx * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
1252 >        a001 = py * py * Khy;
1253 >        a111 = pz * pz * Khz;
1254 >        b01 = -2.0 * Khy * py * (1.0 + py);
1255 >        b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1256 >        c1 = Khy * py * (2.0 + py) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1257 >          + Khx * (fastpow(c * px - px - 1.0, 2) - 1.0);
1258          break;
1259        case rnemdPy :
1260 <        value = mass * vel[1];
1261 <        valueCount[binNo]++;
1260 >        c = 1 - momentumTarget_.y() / Pcy;
1261 >        a000 = Kcx;
1262 >        a110 = Kcz;
1263 >        c0 = Kcy * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
1264 >        a001 = px * px * Khx;
1265 >        a111 = pz * pz * Khz;
1266 >        b01 = -2.0 * Khx * px * (1.0 + px);
1267 >        b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1268 >        c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1269 >          + Khy * (fastpow(c * py - py - 1.0, 2) - 1.0);
1270          break;
1271 <      case rnemdPz :
1272 <        value = mass * vel[2];
1273 <        valueCount[binNo]++;
1271 >      case rnemdPz ://we don't really do this, do we?
1272 >        c = 1 - momentumTarget_.z() / Pcz;
1273 >        a000 = Kcx;
1274 >        a110 = Kcy;
1275 >        c0 = Kcz * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
1276 >        a001 = px * px * Khx;
1277 >        a111 = py * py * Khy;
1278 >        b01 = -2.0 * Khx * px * (1.0 + px);
1279 >        b11 = -2.0 * Khy * py * (1.0 + py);
1280 >        c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khy * py * (2.0 + py)
1281 >          + Khz * (fastpow(c * pz - pz - 1.0, 2) - 1.0);
1282          break;
528      case rnemdUnknown :
1283        default :
1284          break;
1285        }
1286 <      valueHist[binNo] += value;
1286 >      
1287 >      RealType v1 = a000 * a111 - a001 * a110;
1288 >      RealType v2 = a000 * b01;
1289 >      RealType v3 = a000 * b11;
1290 >      RealType v4 = a000 * c1 - a001 * c0;
1291 >      RealType v8 = a110 * b01;
1292 >      RealType v10 = - b01 * c0;
1293 >      
1294 >      RealType u0 = v2 * v10 - v4 * v4;
1295 >      RealType u1 = -2.0 * v3 * v4;
1296 >      RealType u2 = -v2 * v8 - v3 * v3 - 2.0 * v1 * v4;
1297 >      RealType u3 = -2.0 * v1 * v3;
1298 >      RealType u4 = - v1 * v1;
1299 >      //rescale coefficients
1300 >      RealType maxAbs = fabs(u0);
1301 >      if (maxAbs < fabs(u1)) maxAbs = fabs(u1);
1302 >      if (maxAbs < fabs(u2)) maxAbs = fabs(u2);
1303 >      if (maxAbs < fabs(u3)) maxAbs = fabs(u3);
1304 >      if (maxAbs < fabs(u4)) maxAbs = fabs(u4);
1305 >      u0 /= maxAbs;
1306 >      u1 /= maxAbs;
1307 >      u2 /= maxAbs;
1308 >      u3 /= maxAbs;
1309 >      u4 /= maxAbs;
1310 >      //max_element(start, end) is also available.
1311 >      Polynomial<RealType> poly; //same as DoublePolynomial poly;
1312 >      poly.setCoefficient(4, u4);
1313 >      poly.setCoefficient(3, u3);
1314 >      poly.setCoefficient(2, u2);
1315 >      poly.setCoefficient(1, u1);
1316 >      poly.setCoefficient(0, u0);
1317 >      vector<RealType> realRoots = poly.FindRealRoots();
1318 >      
1319 >      vector<RealType>::iterator ri;
1320 >      RealType r1, r2, alpha0;
1321 >      vector<pair<RealType,RealType> > rps;
1322 >      for (ri = realRoots.begin(); ri !=realRoots.end(); ++ri) {
1323 >        r2 = *ri;
1324 >        //check if FindRealRoots() give the right answer
1325 >        if ( fabs(u0 + r2 * (u1 + r2 * (u2 + r2 * (u3 + r2 * u4)))) > 1e-6 ) {
1326 >          sprintf(painCave.errMsg,
1327 >                  "RNEMD Warning: polynomial solve seems to have an error!");
1328 >          painCave.isFatal = 0;
1329 >          simError();
1330 >          failRootCount_++;
1331 >        }
1332 >        //might not be useful w/o rescaling coefficients
1333 >        alpha0 = -c0 - a110 * r2 * r2;
1334 >        if (alpha0 >= 0.0) {
1335 >          r1 = sqrt(alpha0 / a000);
1336 >          if (fabs(c1 + r1 * (b01 + r1 * a001) + r2 * (b11 + r2 * a111))
1337 >              < 1e-6)
1338 >            { rps.push_back(make_pair(r1, r2)); }
1339 >          if (r1 > 1e-6) { //r1 non-negative
1340 >            r1 = -r1;
1341 >            if (fabs(c1 + r1 * (b01 + r1 * a001) + r2 * (b11 + r2 * a111))
1342 >                < 1e-6)
1343 >              { rps.push_back(make_pair(r1, r2)); }
1344 >          }
1345 >        }
1346 >      }
1347 >      // Consider combining together the solving pair part w/ the searching
1348 >      // best solution part so that we don't need the pairs vector
1349 >      if (!rps.empty()) {
1350 >        RealType smallestDiff = HONKING_LARGE_VALUE;
1351 >        RealType diff;
1352 >        pair<RealType,RealType> bestPair = make_pair(1.0, 1.0);
1353 >        vector<pair<RealType,RealType> >::iterator rpi;
1354 >        for (rpi = rps.begin(); rpi != rps.end(); ++rpi) {
1355 >          r1 = (*rpi).first;
1356 >          r2 = (*rpi).second;
1357 >          switch(rnemdFluxType_) {
1358 >          case rnemdKE :
1359 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1360 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcx, 2)
1361 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcy, 2);
1362 >            break;
1363 >          case rnemdPx :
1364 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1365 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcy, 2);
1366 >            break;
1367 >          case rnemdPy :
1368 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1369 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcx, 2);
1370 >            break;
1371 >          case rnemdPz :
1372 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1373 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcy/Kcx, 2);
1374 >          default :
1375 >            break;
1376 >          }
1377 >          if (diff < smallestDiff) {
1378 >            smallestDiff = diff;
1379 >            bestPair = *rpi;
1380 >          }
1381 >        }
1382 > #ifdef IS_MPI
1383 >        if (worldRank == 0) {
1384 > #endif
1385 >          // sprintf(painCave.errMsg,
1386 >          //         "RNEMD: roots r1= %lf\tr2 = %lf\n",
1387 >          //         bestPair.first, bestPair.second);
1388 >          // painCave.isFatal = 0;
1389 >          // painCave.severity = OPENMD_INFO;
1390 >          // simError();
1391 > #ifdef IS_MPI
1392 >        }
1393 > #endif
1394 >        
1395 >        switch(rnemdFluxType_) {
1396 >        case rnemdKE :
1397 >          x = bestPair.first;
1398 >          y = bestPair.first;
1399 >          z = bestPair.second;
1400 >          break;
1401 >        case rnemdPx :
1402 >          x = c;
1403 >          y = bestPair.first;
1404 >          z = bestPair.second;
1405 >          break;
1406 >        case rnemdPy :
1407 >          x = bestPair.first;
1408 >          y = c;
1409 >          z = bestPair.second;
1410 >          break;
1411 >        case rnemdPz :
1412 >          x = bestPair.first;
1413 >          y = bestPair.second;
1414 >          z = c;
1415 >          break;          
1416 >        default :
1417 >          break;
1418 >        }
1419 >        vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1420 >        Vector3d vel;
1421 >        for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); ++sdi) {
1422 >          vel = (*sdi)->getVel();
1423 >          vel.x() *= x;
1424 >          vel.y() *= y;
1425 >          vel.z() *= z;
1426 >          (*sdi)->setVel(vel);
1427 >        }
1428 >        //convert to hotBin coefficient
1429 >        x = 1.0 + px * (1.0 - x);
1430 >        y = 1.0 + py * (1.0 - y);
1431 >        z = 1.0 + pz * (1.0 - z);
1432 >        for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); ++sdi) {
1433 >          vel = (*sdi)->getVel();
1434 >          vel.x() *= x;
1435 >          vel.y() *= y;
1436 >          vel.z() *= z;
1437 >          (*sdi)->setVel(vel);
1438 >        }
1439 >        successfulScale = true;
1440 >        switch(rnemdFluxType_) {
1441 >        case rnemdKE :
1442 >          kineticExchange_ += kineticTarget_;
1443 >          break;
1444 >        case rnemdPx :
1445 >        case rnemdPy :
1446 >        case rnemdPz :
1447 >          momentumExchange_ += momentumTarget_;
1448 >          break;          
1449 >        default :
1450 >          break;
1451 >        }      
1452 >      }
1453      }
1454 +    if (successfulScale != true) {
1455 +      sprintf(painCave.errMsg,
1456 +              "RNEMD::doNIVS exchange NOT performed - roots that solve\n"
1457 +              "\tthe constraint equations may not exist or there may be\n"
1458 +              "\tno selected objects in one or both slabs.\n");
1459 +      painCave.isFatal = 0;
1460 +      painCave.severity = OPENMD_INFO;
1461 +      simError();        
1462 +      failTrialCount_++;
1463 +    }
1464 +  }
1465 +  
1466 +  void RNEMD::doVSS(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
1467 +    if (!doRNEMD_) return;
1468 +    int selei;
1469 +    int selej;
1470  
1471 +    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1472 +    RealType time = currentSnap_->getTime();    
1473 +    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1474 +
1475 +    StuntDouble* sd;
1476 +
1477 +    vector<StuntDouble*> hotBin, coldBin;
1478 +
1479 +    Vector3d Ph(V3Zero);
1480 +    Vector3d Lh(V3Zero);
1481 +    RealType Mh = 0.0;
1482 +    Mat3x3d Ih(0.0);
1483 +    RealType Kh = 0.0;
1484 +    Vector3d Pc(V3Zero);
1485 +    Vector3d Lc(V3Zero);
1486 +    RealType Mc = 0.0;
1487 +    Mat3x3d Ic(0.0);
1488 +    RealType Kc = 0.0;
1489 +
1490 +    // Constraints can be on only the linear or angular momentum, but
1491 +    // not both.  Usually, the user will specify which they want, but
1492 +    // in case they don't, the use of periodic boundaries should make
1493 +    // the choice for us.
1494 +    bool doLinearPart = false;
1495 +    bool doAngularPart = false;
1496 +
1497 +    switch (rnemdFluxType_) {
1498 +    case rnemdPx:
1499 +    case rnemdPy:
1500 +    case rnemdPz:
1501 +    case rnemdPvector:
1502 +    case rnemdKePx:
1503 +    case rnemdKePy:
1504 +    case rnemdKePvector:
1505 +      doLinearPart = true;
1506 +      break;
1507 +    case rnemdLx:
1508 +    case rnemdLy:
1509 +    case rnemdLz:
1510 +    case rnemdLvector:
1511 +    case rnemdKeLx:
1512 +    case rnemdKeLy:
1513 +    case rnemdKeLz:
1514 +    case rnemdKeLvector:
1515 +      doAngularPart = true;
1516 +      break;
1517 +    case rnemdKE:
1518 +    case rnemdRotKE:
1519 +    case rnemdFullKE:
1520 +    default:
1521 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1522 +        doLinearPart = true;
1523 +      else
1524 +        doAngularPart = true;
1525 +      break;
1526 +    }
1527 +    
1528 +    for (sd = smanA.beginSelected(selei); sd != NULL;
1529 +         sd = smanA.nextSelected(selei)) {
1530 +
1531 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1532 +
1533 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1534 +      
1535 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1536 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1537 +      
1538 +      RealType mass = sd->getMass();
1539 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1540 +      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1541 +      RealType r2;
1542 +      
1543 +      hotBin.push_back(sd);
1544 +      Ph += mass * vel;
1545 +      Mh += mass;
1546 +      Kh += mass * vel.lengthSquare();
1547 +      Lh += mass * cross(rPos, vel);
1548 +      Ih -= outProduct(rPos, rPos) * mass;
1549 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1550 +      Ih(0, 0) += mass * r2;
1551 +      Ih(1, 1) += mass * r2;
1552 +      Ih(2, 2) += mass * r2;
1553 +      
1554 +      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1555 +        if (sd->isDirectional()) {
1556 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
1557 +          Mat3x3d I = sd->getI();
1558 +          if (sd->isLinear()) {
1559 +            int i = sd->linearAxis();
1560 +            int j = (i + 1) % 3;
1561 +            int k = (i + 2) % 3;
1562 +            Kh += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1563 +              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1564 +          } else {
1565 +            Kh += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1566 +              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1567 +              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1568 +          }
1569 +        }
1570 +      }
1571 +    }
1572 +    for (sd = smanB.beginSelected(selej); sd != NULL;
1573 +         sd = smanB.nextSelected(selej)) {
1574 +
1575 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1576 +      
1577 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1578 +      
1579 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1580 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1581 +      
1582 +      RealType mass = sd->getMass();
1583 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1584 +      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1585 +      RealType r2;
1586 +
1587 +      coldBin.push_back(sd);
1588 +      Pc += mass * vel;
1589 +      Mc += mass;
1590 +      Kc += mass * vel.lengthSquare();
1591 +      Lc += mass * cross(rPos, vel);
1592 +      Ic -= outProduct(rPos, rPos) * mass;
1593 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1594 +      Ic(0, 0) += mass * r2;
1595 +      Ic(1, 1) += mass * r2;
1596 +      Ic(2, 2) += mass * r2;
1597 +      
1598 +      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1599 +        if (sd->isDirectional()) {
1600 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
1601 +          Mat3x3d I = sd->getI();
1602 +          if (sd->isLinear()) {
1603 +            int i = sd->linearAxis();
1604 +            int j = (i + 1) % 3;
1605 +            int k = (i + 2) % 3;
1606 +            Kc += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1607 +              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1608 +          } else {
1609 +            Kc += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1610 +              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1611 +              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1612 +          }
1613 +        }
1614 +      }
1615 +    }
1616 +    
1617 +    Kh *= 0.5;
1618 +    Kc *= 0.5;
1619 +    
1620   #ifdef IS_MPI
1621 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Ph[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1622 +                  MPI_COMM_WORLD);
1623 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Pc[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1624 +                  MPI_COMM_WORLD);
1625 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Lh[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1626 +                  MPI_COMM_WORLD);
1627 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Lc[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1628 +                  MPI_COMM_WORLD);
1629 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Mh, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1630 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kh, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1631 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Mc, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1632 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kc, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1633 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, Ih.getArrayPointer(), 9,
1634 +                  MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1635 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, Ic.getArrayPointer(), 9,
1636 +                  MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1637 + #endif
1638 +    
1639  
1640 <    // all processors have the same number of bins, and STL vectors pack their
1641 <    // arrays, so in theory, this should be safe:
1640 >    Vector3d ac, acrec, bc, bcrec;
1641 >    Vector3d ah, ahrec, bh, bhrec;
1642  
1643 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &valueHist[0],
1644 <                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1645 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &valueCount[0],
1646 <                              nBins_, MPI::INT, MPI::SUM);
1643 >    bool successfulExchange = false;
1644 >    if ((Mh > 0.0) && (Mc > 0.0)) {//both slabs are not empty
1645 >      Vector3d vc = Pc / Mc;
1646 >      ac = -momentumTarget_ / Mc + vc;
1647 >      acrec = -momentumTarget_ / Mc;
1648 >      
1649 >      // We now need the inverse of the inertia tensor to calculate the
1650 >      // angular velocity of the cold slab;
1651 >      Mat3x3d Ici = Ic.inverse();
1652 >      Vector3d omegac = Ici * Lc;
1653 >      bc  = -(Ici * angularMomentumTarget_) + omegac;
1654 >      bcrec = bc - omegac;
1655 >      
1656 >      RealType cNumerator = Kc - kineticTarget_;
1657 >      if (doLinearPart)
1658 >        cNumerator -= 0.5 * Mc * ac.lengthSquare();
1659 >      
1660 >      if (doAngularPart)
1661 >        cNumerator -= 0.5 * ( dot(bc, Ic * bc));
1662 >
1663 >      if (cNumerator > 0.0) {
1664 >        
1665 >        RealType cDenominator = Kc;
1666 >
1667 >        if (doLinearPart)
1668 >          cDenominator -= 0.5 * Mc * vc.lengthSquare();
1669 >
1670 >        if (doAngularPart)
1671 >          cDenominator -= 0.5*(dot(omegac, Ic * omegac));
1672 >        
1673 >        if (cDenominator > 0.0) {
1674 >          RealType c = sqrt(cNumerator / cDenominator);
1675 >          if ((c > 0.9) && (c < 1.1)) {//restrict scaling coefficients
1676 >            
1677 >            Vector3d vh = Ph / Mh;
1678 >            ah = momentumTarget_ / Mh + vh;
1679 >            ahrec = momentumTarget_ / Mh;
1680 >            
1681 >            // We now need the inverse of the inertia tensor to
1682 >            // calculate the angular velocity of the hot slab;
1683 >            Mat3x3d Ihi = Ih.inverse();
1684 >            Vector3d omegah = Ihi * Lh;
1685 >            bh  = (Ihi * angularMomentumTarget_) + omegah;
1686 >            bhrec = bh - omegah;
1687 >            
1688 >            RealType hNumerator = Kh + kineticTarget_;
1689 >            if (doLinearPart)
1690 >              hNumerator -= 0.5 * Mh * ah.lengthSquare();
1691 >            
1692 >            if (doAngularPart)
1693 >              hNumerator -= 0.5 * ( dot(bh, Ih * bh));
1694 >              
1695 >            if (hNumerator > 0.0) {
1696 >              
1697 >              RealType hDenominator = Kh;
1698 >              if (doLinearPart)
1699 >                hDenominator -= 0.5 * Mh * vh.lengthSquare();
1700 >              if (doAngularPart)
1701 >                hDenominator -= 0.5*(dot(omegah, Ih * omegah));
1702 >              
1703 >              if (hDenominator > 0.0) {
1704 >                RealType h = sqrt(hNumerator / hDenominator);
1705 >                if ((h > 0.9) && (h < 1.1)) {
1706 >                  
1707 >                  vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1708 >                  Vector3d vel;
1709 >                  Vector3d rPos;
1710 >                  
1711 >                  for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); ++sdi) {
1712 >                    //vel = (*sdi)->getVel();
1713 >                    rPos = (*sdi)->getPos() - coordinateOrigin_;
1714 >                    if (doLinearPart)
1715 >                      vel = ((*sdi)->getVel() - vc) * c + ac;
1716 >                    if (doAngularPart)
1717 >                      vel = ((*sdi)->getVel() - cross(omegac, rPos)) * c + cross(bc, rPos);
1718  
1719 +                    (*sdi)->setVel(vel);
1720 +                    if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1721 +                      if ((*sdi)->isDirectional()) {
1722 +                        Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * c;
1723 +                        (*sdi)->setJ(angMom);
1724 +                      }
1725 +                    }
1726 +                  }
1727 +                  for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); ++sdi) {
1728 +                    //vel = (*sdi)->getVel();
1729 +                    rPos = (*sdi)->getPos() - coordinateOrigin_;
1730 +                    if (doLinearPart)
1731 +                      vel = ((*sdi)->getVel() - vh) * h + ah;    
1732 +                    if (doAngularPart)
1733 +                      vel = ((*sdi)->getVel() - cross(omegah, rPos)) * h + cross(bh, rPos);    
1734 +
1735 +                    (*sdi)->setVel(vel);
1736 +                    if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1737 +                      if ((*sdi)->isDirectional()) {
1738 +                        Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * h;
1739 +                        (*sdi)->setJ(angMom);
1740 +                      }
1741 +                    }
1742 +                  }
1743 +                  successfulExchange = true;
1744 +                  kineticExchange_ += kineticTarget_;
1745 +                  momentumExchange_ += momentumTarget_;
1746 +                  angularMomentumExchange_ += angularMomentumTarget_;
1747 +                }
1748 +              }
1749 +            }
1750 +          }
1751 +        }
1752 +      }
1753 +    }
1754 +    if (successfulExchange != true) {
1755 +      sprintf(painCave.errMsg,
1756 +              "RNEMD::doVSS exchange NOT performed - roots that solve\n"
1757 +              "\tthe constraint equations may not exist or there may be\n"
1758 +              "\tno selected objects in one or both slabs.\n");
1759 +      painCave.isFatal = 0;
1760 +      painCave.severity = OPENMD_INFO;
1761 +      simError();        
1762 +      failTrialCount_++;
1763 +    }
1764 +  }
1765 +
1766 +  RealType RNEMD::getDividingArea() {
1767 +
1768 +    if (hasDividingArea_) return dividingArea_;
1769 +
1770 +    RealType areaA, areaB;
1771 +    Snapshot* snap = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1772 +
1773 +    if (hasSelectionA_) {
1774 +
1775 +      if (evaluatorA_.hasSurfaceArea())
1776 +        areaA = evaluatorA_.getSurfaceArea();
1777 +      else {
1778 +        
1779 +        cerr << "selection A did not have surface area, recomputing\n";
1780 +        int isd;
1781 +        StuntDouble* sd;
1782 +        vector<StuntDouble*> aSites;
1783 +        seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
1784 +        for (sd = seleManA_.beginSelected(isd); sd != NULL;
1785 +             sd = seleManA_.nextSelected(isd)) {
1786 +          aSites.push_back(sd);
1787 +        }
1788 + #if defined(HAVE_QHULL)
1789 +        ConvexHull* surfaceMeshA = new ConvexHull();
1790 +        surfaceMeshA->computeHull(aSites);
1791 +        cerr << "flag1\n";
1792 +        areaA = surfaceMeshA->getArea();
1793 +        cerr << "Flag2 " << areaA << "\n";
1794 +        delete surfaceMeshA;
1795 + #else
1796 +        sprintf( painCave.errMsg,
1797 +               "RNEMD::getDividingArea : Hull calculation is not possible\n"
1798 +                 "\twithout libqhull. Please rebuild OpenMD with qhull enabled.");
1799 +        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
1800 +        painCave.isFatal = 1;
1801 +        simError();
1802 + #endif
1803 +      }
1804 +
1805 +    } else {
1806 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1807 +        // in periodic boundaries, the surface area is twice the x-y
1808 +        // area of the current box:
1809 +        areaA = 2.0 * snap->getXYarea();
1810 +      } else {
1811 +        // in non-periodic simulations, without explicitly setting
1812 +        // selections, the sphere radius sets the surface area of the
1813 +        // dividing surface:
1814 +        areaA = 4.0 * M_PI * pow(sphereARadius_, 2);
1815 +      }
1816 +    }
1817 +
1818 +    if (hasSelectionB_) {
1819 +      if (evaluatorB_.hasSurfaceArea())
1820 +        areaB = evaluatorB_.getSurfaceArea();
1821 +      else {
1822 +        cerr << "selection B did not have surface area, recomputing\n";
1823 +
1824 +        int isd;
1825 +        StuntDouble* sd;
1826 +        vector<StuntDouble*> bSites;
1827 +        seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
1828 +        for (sd = seleManB_.beginSelected(isd); sd != NULL;
1829 +             sd = seleManB_.nextSelected(isd)) {
1830 +          bSites.push_back(sd);
1831 +        }
1832 +        
1833 + #if defined(HAVE_QHULL)
1834 +        ConvexHull* surfaceMeshB = new ConvexHull();    
1835 +        surfaceMeshB->computeHull(bSites);
1836 +        areaB = surfaceMeshB->getArea();
1837 +        delete surfaceMeshB;
1838 + #else
1839 +        sprintf( painCave.errMsg,
1840 +                 "RNEMD::getDividingArea : Hull calculation is not possible\n"
1841 +                 "\twithout libqhull. Please rebuild OpenMD with qhull enabled.");
1842 +        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
1843 +        painCave.isFatal = 1;
1844 +        simError();
1845 + #endif
1846 +      }
1847 +      
1848 +    } else {
1849 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1850 +        // in periodic boundaries, the surface area is twice the x-y
1851 +        // area of the current box:
1852 +        areaB = 2.0 * snap->getXYarea();
1853 +      } else {
1854 +        // in non-periodic simulations, without explicitly setting
1855 +        // selections, but if a sphereBradius has been set, just use that:
1856 +        areaB = 4.0 * M_PI * pow(sphereBRadius_, 2);
1857 +      }
1858 +    }
1859 +      
1860 +    dividingArea_ = min(areaA, areaB);
1861 +    hasDividingArea_ = true;
1862 +    return dividingArea_;
1863 +  }
1864 +  
1865 +  void RNEMD::doRNEMD() {
1866 +    if (!doRNEMD_) return;
1867 +    trialCount_++;
1868 +
1869 +    // object evaluator:
1870 +    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
1871 +    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1872 +
1873 +    evaluatorA_.loadScriptString(selectionA_);
1874 +    evaluatorB_.loadScriptString(selectionB_);
1875 +
1876 +    seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
1877 +    seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
1878 +
1879 +    commonA_ = seleManA_ & seleMan_;
1880 +    commonB_ = seleManB_ & seleMan_;
1881 +
1882 +    // Target exchange quantities (in each exchange) = dividingArea * dt * flux
1883 +    // dt = exchange time interval
1884 +    // flux = target flux
1885 +    // dividingArea = smallest dividing surface between the two regions
1886 +
1887 +    hasDividingArea_ = false;
1888 +    RealType area = getDividingArea();
1889 +
1890 +    kineticTarget_ = kineticFlux_ * exchangeTime_ * area;
1891 +    momentumTarget_ = momentumFluxVector_ * exchangeTime_ * area;
1892 +    angularMomentumTarget_ = angularMomentumFluxVector_ * exchangeTime_ * area;
1893 +
1894 +    switch(rnemdMethod_) {
1895 +    case rnemdSwap:
1896 +      doSwap(commonA_, commonB_);
1897 +      break;
1898 +    case rnemdNIVS:
1899 +      doNIVS(commonA_, commonB_);
1900 +      break;
1901 +    case rnemdVSS:
1902 +      doVSS(commonA_, commonB_);
1903 +      break;
1904 +    case rnemdUnkownMethod:
1905 +    default :
1906 +      break;
1907 +    }
1908 +  }
1909 +
1910 +  void RNEMD::collectData() {
1911 +    if (!doRNEMD_) return;
1912 +    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1913 +    
1914 +    // collectData can be called more frequently than the doRNEMD, so use the
1915 +    // computed area from the last exchange time:
1916 +    RealType area = getDividingArea();
1917 +    areaAccumulator_->add(area);
1918 +    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1919 +    Vector3d u = angularMomentumFluxVector_;
1920 +    u.normalize();
1921 +
1922 +    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1923 +
1924 +    int selei(0);
1925 +    StuntDouble* sd;
1926 +    int binNo;
1927 +    RealType mass;
1928 +    Vector3d vel;
1929 +    Vector3d rPos;
1930 +    RealType KE;
1931 +    Vector3d L;
1932 +    Mat3x3d I;
1933 +    RealType r2;
1934 +
1935 +    vector<RealType> binMass(nBins_, 0.0);
1936 +    vector<Vector3d> binP(nBins_, V3Zero);
1937 +    vector<RealType> binOmega(nBins_, 0.0);
1938 +    vector<Vector3d> binL(nBins_, V3Zero);
1939 +    vector<Mat3x3d>  binI(nBins_);
1940 +    vector<RealType> binKE(nBins_, 0.0);
1941 +    vector<int> binDOF(nBins_, 0);
1942 +    vector<int> binCount(nBins_, 0);
1943 +
1944 +    // alternative approach, track all molecules instead of only those
1945 +    // selected for scaling/swapping:
1946 +    /*
1947 +      SimInfo::MoleculeIterator miter;
1948 +      vector<StuntDouble*>::iterator iiter;
1949 +      Molecule* mol;
1950 +      StuntDouble* sd;
1951 +      for (mol = info_->beginMolecule(miter); mol != NULL;
1952 +      mol = info_->nextMolecule(miter))
1953 +      sd is essentially sd
1954 +      for (sd = mol->beginIntegrableObject(iiter);
1955 +      sd != NULL;
1956 +      sd = mol->nextIntegrableObject(iiter))
1957 +    */
1958 +
1959 +    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
1960 +         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {    
1961 +    
1962 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1963 +
1964 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1965 +      
1966 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1967 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1968 +        // which bin is this stuntdouble in?
1969 +        // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1970 +        // Shift molecules by half a box to have bins start at 0
1971 +        // The modulo operator is used to wrap the case when we are
1972 +        // beyond the end of the bins back to the beginning.
1973 +        binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) % nBins_;
1974 +      } else {
1975 +        Vector3d rPos = pos - coordinateOrigin_;
1976 +        binNo = int(rPos.length() / binWidth_);
1977 +      }
1978 +
1979 +      mass = sd->getMass();
1980 +      vel = sd->getVel();
1981 +      rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1982 +      KE = 0.5 * mass * vel.lengthSquare();
1983 +      L = mass * cross(rPos, vel);
1984 +      I = outProduct(rPos, rPos) * mass;
1985 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1986 +      I(0, 0) += mass * r2;
1987 +      I(1, 1) += mass * r2;
1988 +      I(2, 2) += mass * r2;
1989 +
1990 +      // Project the relative position onto a plane perpendicular to
1991 +      // the angularMomentumFluxVector:
1992 +      // Vector3d rProj = rPos - dot(rPos, u) * u;
1993 +      // Project the velocity onto a plane perpendicular to the
1994 +      // angularMomentumFluxVector:
1995 +      // Vector3d vProj = vel  - dot(vel, u) * u;
1996 +      // Compute angular velocity vector (should be nearly parallel to
1997 +      // angularMomentumFluxVector
1998 +      // Vector3d aVel = cross(rProj, vProj);
1999 +
2000 +      if (binNo >= 0 && binNo < nBins_)  {
2001 +        binCount[binNo]++;
2002 +        binMass[binNo] += mass;
2003 +        binP[binNo] += mass*vel;
2004 +        binKE[binNo] += KE;
2005 +        binI[binNo] += I;
2006 +        binL[binNo] += L;
2007 +        binDOF[binNo] += 3;
2008 +        
2009 +        if (sd->isDirectional()) {
2010 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
2011 +          Mat3x3d Ia = sd->getI();
2012 +          if (sd->isLinear()) {
2013 +            int i = sd->linearAxis();
2014 +            int j = (i + 1) % 3;
2015 +            int k = (i + 2) % 3;
2016 +            binKE[binNo] += 0.5 * (angMom[j] * angMom[j] / Ia(j, j) +
2017 +                                   angMom[k] * angMom[k] / Ia(k, k));
2018 +            binDOF[binNo] += 2;
2019 +          } else {
2020 +            binKE[binNo] += 0.5 * (angMom[0] * angMom[0] / Ia(0, 0) +
2021 +                                   angMom[1] * angMom[1] / Ia(1, 1) +
2022 +                                   angMom[2] * angMom[2] / Ia(2, 2));
2023 +            binDOF[binNo] += 3;
2024 +          }
2025 +        }
2026 +      }
2027 +    }
2028 +    
2029 + #ifdef IS_MPI
2030 +
2031 +    for (int i = 0; i < nBins_; i++) {
2032 +      
2033 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binCount[i],
2034 +                    1, MPI_INT, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2035 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binMass[i],
2036 +                    1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2037 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, binP[i].getArrayPointer(),
2038 +                    3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2039 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, binL[i].getArrayPointer(),
2040 +                    3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2041 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, binI[i].getArrayPointer(),
2042 +                    9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2043 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binKE[i],
2044 +                    1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2045 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binDOF[i],
2046 +                    1, MPI_INT, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2047 +      //MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binOmega[i],
2048 +      //                          1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2049 +    }
2050 +    
2051 + #endif
2052 +
2053 +    Vector3d omega;
2054 +    RealType den;
2055 +    RealType temp;
2056 +    RealType z;
2057 +    RealType r;
2058 +    for (int i = 0; i < nBins_; i++) {
2059 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
2060 +        z = (((RealType)i + 0.5) / (RealType)nBins_) * hmat(2,2);
2061 +        den = binMass[i] * nBins_ * PhysicalConstants::densityConvert
2062 +          / currentSnap_->getVolume() ;
2063 +      } else {
2064 +        r = (((RealType)i + 0.5) * binWidth_);
2065 +        RealType rinner = (RealType)i * binWidth_;
2066 +        RealType router = (RealType)(i+1) * binWidth_;
2067 +        den = binMass[i] * 3.0 * PhysicalConstants::densityConvert
2068 +          / (4.0 * M_PI * (pow(router,3) - pow(rinner,3)));
2069 +      }
2070 +      vel = binP[i] / binMass[i];
2071 +
2072 +      omega = binI[i].inverse() * binL[i];
2073 +
2074 +      // omega = binOmega[i] / binCount[i];
2075 +
2076 +      if (binCount[i] > 0) {
2077 +        // only add values if there are things to add
2078 +        temp = 2.0 * binKE[i] / (binDOF[i] * PhysicalConstants::kb *
2079 +                                 PhysicalConstants::energyConvert);
2080 +        
2081 +        for (unsigned int j = 0; j < outputMask_.size(); ++j) {
2082 +          if(outputMask_[j]) {
2083 +            switch(j) {
2084 +            case Z:
2085 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(z);
2086 +              break;
2087 +            case R:
2088 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(r);
2089 +              break;
2090 +            case TEMPERATURE:
2091 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(temp);
2092 +              break;
2093 +            case VELOCITY:
2094 +              dynamic_cast<VectorAccumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(vel);
2095 +              break;
2096 +            case ANGULARVELOCITY:  
2097 +              dynamic_cast<VectorAccumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(omega);
2098 +              break;
2099 +            case DENSITY:
2100 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(den);
2101 +              break;
2102 +            }
2103 +          }
2104 +        }
2105 +      }
2106 +    }
2107 +    hasData_ = true;
2108 +  }
2109 +
2110 +  void RNEMD::getStarted() {
2111 +    if (!doRNEMD_) return;
2112 +    hasDividingArea_ = false;
2113 +    collectData();
2114 +    writeOutputFile();
2115 +  }
2116 +
2117 +  void RNEMD::parseOutputFileFormat(const std::string& format) {
2118 +    if (!doRNEMD_) return;
2119 +    StringTokenizer tokenizer(format, " ,;|\t\n\r");
2120 +    
2121 +    while(tokenizer.hasMoreTokens()) {
2122 +      std::string token(tokenizer.nextToken());
2123 +      toUpper(token);
2124 +      OutputMapType::iterator i = outputMap_.find(token);
2125 +      if (i != outputMap_.end()) {
2126 +        outputMask_.set(i->second);
2127 +      } else {
2128 +        sprintf( painCave.errMsg,
2129 +                 "RNEMD::parseOutputFileFormat: %s is not a recognized\n"
2130 +                 "\toutputFileFormat keyword.\n", token.c_str() );
2131 +        painCave.isFatal = 0;
2132 +        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
2133 +        simError();            
2134 +      }
2135 +    }  
2136 +  }
2137 +  
2138 +  void RNEMD::writeOutputFile() {
2139 +    if (!doRNEMD_) return;
2140 +    if (!hasData_) return;
2141 +    
2142 + #ifdef IS_MPI
2143      // If we're the root node, should we print out the results
2144 <    int worldRank = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();
2144 >    int worldRank;
2145 >    MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &worldRank);
2146 >
2147      if (worldRank == 0) {
2148   #endif
2149 <      
550 <      std::cout << time;
551 <      for (int j = 0; j < nBins_; j++)
552 <        std::cout << "\t" << valueHist[j] / (RealType)valueCount[j];
553 <      std::cout << "\n";
2149 >      rnemdFile_.open(rnemdFileName_.c_str(), std::ios::out | std::ios::trunc );
2150        
2151 +      if( !rnemdFile_ ){        
2152 +        sprintf( painCave.errMsg,
2153 +                 "Could not open \"%s\" for RNEMD output.\n",
2154 +                 rnemdFileName_.c_str());
2155 +        painCave.isFatal = 1;
2156 +        simError();
2157 +      }
2158 +
2159 +      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
2160 +
2161 +      RealType time = currentSnap_->getTime();
2162 +      RealType avgArea;
2163 +      areaAccumulator_->getAverage(avgArea);
2164 +
2165 +      RealType Jz(0.0);
2166 +      Vector3d JzP(V3Zero);
2167 +      Vector3d JzL(V3Zero);
2168 +      if (time >= info_->getSimParams()->getDt()) {
2169 +        Jz = kineticExchange_ / (time * avgArea)
2170 +          / PhysicalConstants::energyConvert;
2171 +        JzP = momentumExchange_ / (time * avgArea);
2172 +        JzL = angularMomentumExchange_ / (time * avgArea);
2173 +      }
2174 +
2175 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2176 +      rnemdFile_ << "# RNEMD {\n";
2177 +
2178 +      map<string, RNEMDMethod>::iterator mi;
2179 +      for(mi = stringToMethod_.begin(); mi != stringToMethod_.end(); ++mi) {
2180 +        if ( (*mi).second == rnemdMethod_)
2181 +          rnemdFile_ << "#    exchangeMethod  = \"" << (*mi).first << "\";\n";
2182 +      }
2183 +      map<string, RNEMDFluxType>::iterator fi;
2184 +      for(fi = stringToFluxType_.begin(); fi != stringToFluxType_.end(); ++fi) {
2185 +        if ( (*fi).second == rnemdFluxType_)
2186 +          rnemdFile_ << "#    fluxType  = \"" << (*fi).first << "\";\n";
2187 +      }
2188 +      
2189 +      rnemdFile_ << "#    exchangeTime = " << exchangeTime_ << ";\n";
2190 +
2191 +      rnemdFile_ << "#    objectSelection = \""
2192 +                 << rnemdObjectSelection_ << "\";\n";
2193 +      rnemdFile_ << "#    selectionA = \"" << selectionA_ << "\";\n";
2194 +      rnemdFile_ << "#    selectionB = \"" << selectionB_ << "\";\n";
2195 +      rnemdFile_ << "# }\n";
2196 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2197 +      rnemdFile_ << "# RNEMD report:\n";      
2198 +      rnemdFile_ << "#      running time = " << time << " fs\n";
2199 +      rnemdFile_ << "# Target flux:\n";
2200 +      rnemdFile_ << "#           kinetic = "
2201 +                 << kineticFlux_ / PhysicalConstants::energyConvert
2202 +                 << " (kcal/mol/A^2/fs)\n";
2203 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumFluxVector_
2204 +                 << " (amu/A/fs^2)\n";
2205 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumFluxVector_
2206 +                 << " (amu/A^2/fs^2)\n";
2207 +      rnemdFile_ << "# Target one-time exchanges:\n";
2208 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = "
2209 +                 << kineticTarget_ / PhysicalConstants::energyConvert
2210 +                 << " (kcal/mol)\n";
2211 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumTarget_
2212 +                 << " (amu*A/fs)\n";
2213 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumTarget_
2214 +                 << " (amu*A^2/fs)\n";
2215 +      rnemdFile_ << "# Actual exchange totals:\n";
2216 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = "
2217 +                 << kineticExchange_ / PhysicalConstants::energyConvert
2218 +                 << " (kcal/mol)\n";
2219 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumExchange_
2220 +                 << " (amu*A/fs)\n";      
2221 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumExchange_
2222 +                 << " (amu*A^2/fs)\n";      
2223 +      rnemdFile_ << "# Actual flux:\n";
2224 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = " << Jz
2225 +                 << " (kcal/mol/A^2/fs)\n";
2226 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << JzP
2227 +                 << " (amu/A/fs^2)\n";
2228 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << JzL
2229 +                 << " (amu/A^2/fs^2)\n";
2230 +      rnemdFile_ << "# Exchange statistics:\n";
2231 +      rnemdFile_ << "#               attempted = " << trialCount_ << "\n";
2232 +      rnemdFile_ << "#                  failed = " << failTrialCount_ << "\n";
2233 +      if (rnemdMethod_ == rnemdNIVS) {
2234 +        rnemdFile_ << "#  NIVS root-check errors = "
2235 +                   << failRootCount_ << "\n";
2236 +      }
2237 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2238 +      
2239 +      
2240 +      
2241 +      //write title
2242 +      rnemdFile_ << "#";
2243 +      for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2244 +        if (outputMask_[i]) {
2245 +          rnemdFile_ << "\t" << data_[i].title <<
2246 +            "(" << data_[i].units << ")";
2247 +          // add some extra tabs for column alignment
2248 +          if (data_[i].dataType == "Vector3d") rnemdFile_ << "\t\t";
2249 +        }
2250 +      }
2251 +      rnemdFile_ << std::endl;
2252 +      
2253 +      rnemdFile_.precision(8);
2254 +      
2255 +      for (int j = 0; j < nBins_; j++) {        
2256 +        
2257 +        for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2258 +          if (outputMask_[i]) {
2259 +            if (data_[i].dataType == "RealType")
2260 +              writeReal(i,j);
2261 +            else if (data_[i].dataType == "Vector3d")
2262 +              writeVector(i,j);
2263 +            else {
2264 +              sprintf( painCave.errMsg,
2265 +                       "RNEMD found an unknown data type for: %s ",
2266 +                       data_[i].title.c_str());
2267 +              painCave.isFatal = 1;
2268 +              simError();
2269 +            }
2270 +          }
2271 +        }
2272 +        rnemdFile_ << std::endl;
2273 +        
2274 +      }        
2275 +
2276 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2277 +      rnemdFile_ << "# 95% confidence intervals in those quantities follow:\n";
2278 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2279 +
2280 +
2281 +      for (int j = 0; j < nBins_; j++) {        
2282 +        rnemdFile_ << "#";
2283 +        for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2284 +          if (outputMask_[i]) {
2285 +            if (data_[i].dataType == "RealType")
2286 +              writeRealErrorBars(i,j);
2287 +            else if (data_[i].dataType == "Vector3d")
2288 +              writeVectorErrorBars(i,j);
2289 +            else {
2290 +              sprintf( painCave.errMsg,
2291 +                       "RNEMD found an unknown data type for: %s ",
2292 +                       data_[i].title.c_str());
2293 +              painCave.isFatal = 1;
2294 +              simError();
2295 +            }
2296 +          }
2297 +        }
2298 +        rnemdFile_ << std::endl;
2299 +        
2300 +      }        
2301 +      
2302 +      rnemdFile_.flush();
2303 +      rnemdFile_.close();
2304 +      
2305   #ifdef IS_MPI
2306      }
2307   #endif
2308 +    
2309    }
2310 +  
2311 +  void RNEMD::writeReal(int index, unsigned int bin) {
2312 +    if (!doRNEMD_) return;
2313 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2314 +    assert(int(bin) < nBins_);
2315 +    RealType s;
2316 +    int count;
2317 +    
2318 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2319 +    if (count == 0) return;
2320 +    
2321 +    dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->getAverage(s);
2322 +    
2323 +    if (! isinf(s) && ! isnan(s)) {
2324 +      rnemdFile_ << "\t" << s;
2325 +    } else{
2326 +      sprintf( painCave.errMsg,
2327 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s for bin %u",
2328 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2329 +      painCave.isFatal = 1;
2330 +      simError();
2331 +    }    
2332 +  }
2333 +  
2334 +  void RNEMD::writeVector(int index, unsigned int bin) {
2335 +    if (!doRNEMD_) return;
2336 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2337 +    assert(int(bin) < nBins_);
2338 +    Vector3d s;
2339 +    int count;
2340 +    
2341 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2342 +
2343 +    if (count == 0) return;
2344 +
2345 +    dynamic_cast<VectorAccumulator*>(data_[index].accumulator[bin])->getAverage(s);
2346 +    if (isinf(s[0]) || isnan(s[0]) ||
2347 +        isinf(s[1]) || isnan(s[1]) ||
2348 +        isinf(s[2]) || isnan(s[2]) ) {      
2349 +      sprintf( painCave.errMsg,
2350 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s for bin %u",
2351 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2352 +      painCave.isFatal = 1;
2353 +      simError();
2354 +    } else {
2355 +      rnemdFile_ << "\t" << s[0] << "\t" << s[1] << "\t" << s[2];
2356 +    }
2357 +  }  
2358 +
2359 +  void RNEMD::writeRealErrorBars(int index, unsigned int bin) {
2360 +    if (!doRNEMD_) return;
2361 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2362 +    assert(int(bin) < nBins_);
2363 +    RealType s;
2364 +    int count;
2365 +    
2366 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2367 +    if (count == 0) return;
2368 +    
2369 +    dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->get95percentConfidenceInterval(s);
2370 +    
2371 +    if (! isinf(s) && ! isnan(s)) {
2372 +      rnemdFile_ << "\t" << s;
2373 +    } else{
2374 +      sprintf( painCave.errMsg,
2375 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s std. dev. for bin %u",
2376 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2377 +      painCave.isFatal = 1;
2378 +      simError();
2379 +    }    
2380 +  }
2381 +  
2382 +  void RNEMD::writeVectorErrorBars(int index, unsigned int bin) {
2383 +    if (!doRNEMD_) return;
2384 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2385 +    assert(int(bin) < nBins_);
2386 +    Vector3d s;
2387 +    int count;
2388 +    
2389 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2390 +    if (count == 0) return;
2391 +
2392 +    dynamic_cast<VectorAccumulator*>(data_[index].accumulator[bin])->get95percentConfidenceInterval(s);
2393 +    if (isinf(s[0]) || isnan(s[0]) ||
2394 +        isinf(s[1]) || isnan(s[1]) ||
2395 +        isinf(s[2]) || isnan(s[2]) ) {      
2396 +      sprintf( painCave.errMsg,
2397 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s std. dev. for bin %u",
2398 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2399 +      painCave.isFatal = 1;
2400 +      simError();
2401 +    } else {
2402 +      rnemdFile_ << "\t" << s[0] << "\t" << s[1] << "\t" << s[2];
2403 +    }
2404 +  }  
2405   }
2406 +

Comparing:
trunk/src/integrators/RNEMD.cpp (property svn:keywords), Revision 1350 by gezelter, Thu May 21 18:56:45 2009 UTC vs.
trunk/src/rnemd/RNEMD.cpp (property svn:keywords), Revision 2026 by gezelter, Wed Oct 22 12:23:59 2014 UTC

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