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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 2071 by gezelter, Sat Mar 7 21:41:51 2015 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()) {
71 >  RNEMD::RNEMD(SimInfo* info) : info_(info),
72 >                                evaluator_(info_), seleMan_(info_),
73 >                                evaluatorA_(info_), seleManA_(info_),
74 >                                evaluatorB_(info_), seleManB_(info_),
75 >                                commonA_(info_), commonB_(info_),
76 >                                usePeriodicBoundaryConditions_(info_->getSimParams()->getUsePeriodicBoundaryConditions()),
77 >                                hasDividingArea_(false),
78 >                                hasData_(false) {
79 >
80 >    trialCount_ = 0;
81 >    failTrialCount_ = 0;
82 >    failRootCount_ = 0;
83 >
84 >    Globals* simParams = info->getSimParams();
85 >    RNEMDParameters* rnemdParams = simParams->getRNEMDParameters();
86 >
87 >    doRNEMD_ = rnemdParams->getUseRNEMD();
88 >    if (!doRNEMD_) return;
89 >
90 >    stringToMethod_["Swap"]  = rnemdSwap;
91 >    stringToMethod_["NIVS"]  = rnemdNIVS;
92 >    stringToMethod_["VSS"]   = rnemdVSS;
93 >
94 >    stringToFluxType_["KE"]  = rnemdKE;
95 >    stringToFluxType_["Px"]  = rnemdPx;
96 >    stringToFluxType_["Py"]  = rnemdPy;
97 >    stringToFluxType_["Pz"]  = rnemdPz;
98 >    stringToFluxType_["Pvector"]  = rnemdPvector;
99 >    stringToFluxType_["Lx"]  = rnemdLx;
100 >    stringToFluxType_["Ly"]  = rnemdLy;
101 >    stringToFluxType_["Lz"]  = rnemdLz;
102 >    stringToFluxType_["Lvector"]  = rnemdLvector;
103 >    stringToFluxType_["KE+Px"]  = rnemdKePx;
104 >    stringToFluxType_["KE+Py"]  = rnemdKePy;
105 >    stringToFluxType_["KE+Pvector"]  = rnemdKePvector;
106 >    stringToFluxType_["KE+Lx"]  = rnemdKeLx;
107 >    stringToFluxType_["KE+Ly"]  = rnemdKeLy;
108 >    stringToFluxType_["KE+Lz"]  = rnemdKeLz;
109 >    stringToFluxType_["KE+Lvector"]  = rnemdKeLvector;
110 >
111 >    runTime_ = simParams->getRunTime();
112 >    statusTime_ = simParams->getStatusTime();
113 >
114 >    const string methStr = rnemdParams->getMethod();
115 >    bool hasFluxType = rnemdParams->haveFluxType();
116 >
117 >    rnemdObjectSelection_ = rnemdParams->getObjectSelection();
118 >
119 >    string fluxStr;
120 >    if (hasFluxType) {
121 >      fluxStr = rnemdParams->getFluxType();
122 >    } else {
123 >      sprintf(painCave.errMsg,
124 >              "RNEMD: No fluxType was set in the md file.  This parameter,\n"
125 >              "\twhich must be one of the following values:\n"
126 >              "\tKE, Px, Py, Pz, Pvector, Lx, Ly, Lz, Lvector,\n"
127 >              "\tKE+Px, KE+Py, KE+Pvector, KE+Lx, KE+Ly, KE+Lz, KE+Lvector\n"
128 >              "\tmust be set to use RNEMD\n");
129 >      painCave.isFatal = 1;
130 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
131 >      simError();
132 >    }
133 >
134 >    bool hasKineticFlux = rnemdParams->haveKineticFlux();
135 >    bool hasMomentumFlux = rnemdParams->haveMomentumFlux();
136 >    bool hasMomentumFluxVector = rnemdParams->haveMomentumFluxVector();
137 >    bool hasAngularMomentumFlux = rnemdParams->haveAngularMomentumFlux();
138 >    bool hasAngularMomentumFluxVector = rnemdParams->haveAngularMomentumFluxVector();
139 >    hasSelectionA_ = rnemdParams->haveSelectionA();
140 >    hasSelectionB_ = rnemdParams->haveSelectionB();
141 >    bool hasSlabWidth = rnemdParams->haveSlabWidth();
142 >    bool hasSlabACenter = rnemdParams->haveSlabACenter();
143 >    bool hasSlabBCenter = rnemdParams->haveSlabBCenter();
144 >    bool hasSphereARadius = rnemdParams->haveSphereARadius();
145 >    hasSphereBRadius_ = rnemdParams->haveSphereBRadius();
146 >    bool hasCoordinateOrigin = rnemdParams->haveCoordinateOrigin();
147 >    bool hasOutputFileName = rnemdParams->haveOutputFileName();
148 >    bool hasOutputFields = rnemdParams->haveOutputFields();
149      
150 <    int seedValue;
151 <    Globals * simParams = info->getSimParams();
150 >    map<string, RNEMDMethod>::iterator i;
151 >    i = stringToMethod_.find(methStr);
152 >    if (i != stringToMethod_.end())
153 >      rnemdMethod_ = i->second;
154 >    else {
155 >      sprintf(painCave.errMsg,
156 >              "RNEMD: The current method,\n"
157 >              "\t\t%s is not one of the recognized\n"
158 >              "\texchange methods: Swap, NIVS, or VSS\n",
159 >              methStr.c_str());
160 >      painCave.isFatal = 1;
161 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
162 >      simError();
163 >    }
164  
165 <    stringToEnumMap_["Kinetic"] = rnemdKinetic;
166 <    stringToEnumMap_["Px"] = rnemdPx;
167 <    stringToEnumMap_["Py"] = rnemdPy;
168 <    stringToEnumMap_["Pz"] = rnemdPz;
169 <    stringToEnumMap_["Unknown"] = rnemdUnknown;
165 >    map<string, RNEMDFluxType>::iterator j;
166 >    j = stringToFluxType_.find(fluxStr);
167 >    if (j != stringToFluxType_.end())
168 >      rnemdFluxType_ = j->second;
169 >    else {
170 >      sprintf(painCave.errMsg,
171 >              "RNEMD: The current fluxType,\n"
172 >              "\t\t%s\n"
173 >              "\tis not one of the recognized flux types.\n",
174 >              fluxStr.c_str());
175 >      painCave.isFatal = 1;
176 >      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
177 >      simError();
178 >    }
179  
180 <    rnemdObjectSelection_ = simParams->getRNEMD_objectSelection();
181 <    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
182 <    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
180 >    bool methodFluxMismatch = false;
181 >    bool hasCorrectFlux = false;
182 >    switch(rnemdMethod_) {
183 >    case rnemdSwap:
184 >      switch (rnemdFluxType_) {
185 >      case rnemdKE:
186 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
187 >        break;
188 >      case rnemdPx:
189 >      case rnemdPy:
190 >      case rnemdPz:
191 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
192 >        break;
193 >      default :
194 >        methodFluxMismatch = true;
195 >        break;
196 >      }
197 >      break;
198 >    case rnemdNIVS:
199 >      switch (rnemdFluxType_) {
200 >      case rnemdKE:
201 >      case rnemdRotKE:
202 >      case rnemdFullKE:
203 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
204 >        break;
205 >      case rnemdPx:
206 >      case rnemdPy:
207 >      case rnemdPz:
208 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
209 >        break;
210 >      case rnemdKePx:
211 >      case rnemdKePy:
212 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux && hasKineticFlux;
213 >        break;
214 >      default:
215 >        methodFluxMismatch = true;
216 >        break;
217 >      }
218 >      break;
219 >    case rnemdVSS:
220 >      switch (rnemdFluxType_) {
221 >      case rnemdKE:
222 >      case rnemdRotKE:
223 >      case rnemdFullKE:
224 >        hasCorrectFlux = hasKineticFlux;
225 >        break;
226 >      case rnemdPx:
227 >      case rnemdPy:
228 >      case rnemdPz:
229 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux;
230 >        break;
231 >      case rnemdLx:
232 >      case rnemdLy:
233 >      case rnemdLz:
234 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFlux;
235 >        break;
236 >      case rnemdPvector:
237 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFluxVector;
238 >        break;
239 >      case rnemdLvector:
240 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFluxVector;
241 >        break;
242 >      case rnemdKePx:
243 >      case rnemdKePy:
244 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFlux && hasKineticFlux;
245 >        break;
246 >      case rnemdKeLx:
247 >      case rnemdKeLy:
248 >      case rnemdKeLz:
249 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFlux && hasKineticFlux;
250 >        break;
251 >      case rnemdKePvector:
252 >        hasCorrectFlux = hasMomentumFluxVector && hasKineticFlux;
253 >        break;
254 >      case rnemdKeLvector:
255 >        hasCorrectFlux = hasAngularMomentumFluxVector && hasKineticFlux;
256 >        break;
257 >      default:
258 >        methodFluxMismatch = true;
259 >        break;
260 >      }
261 >    default:
262 >      break;
263 >    }
264  
265 +    if (methodFluxMismatch) {
266 +      sprintf(painCave.errMsg,
267 +              "RNEMD: The current method,\n"
268 +              "\t\t%s\n"
269 +              "\tcannot be used with the current flux type, %s\n",
270 +              methStr.c_str(), fluxStr.c_str());
271 +      painCave.isFatal = 1;
272 +      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
273 +      simError();        
274 +    }
275 +    if (!hasCorrectFlux) {
276 +      sprintf(painCave.errMsg,
277 +              "RNEMD: The current method, %s, and flux type, %s,\n"
278 +              "\tdid not have the correct flux value specified. Options\n"
279 +              "\tinclude: kineticFlux, momentumFlux, angularMomentumFlux,\n"
280 +              "\tmomentumFluxVector, and angularMomentumFluxVector.\n",
281 +              methStr.c_str(), fluxStr.c_str());
282 +      painCave.isFatal = 1;
283 +      painCave.severity = OPENMD_ERROR;
284 +      simError();        
285 +    }
286  
287 <    // do some sanity checking
287 >    if (hasKineticFlux) {
288 >      // convert the kcal / mol / Angstroms^2 / fs values in the md file
289 >      // into  amu / fs^3:
290 >      kineticFlux_ = rnemdParams->getKineticFlux()
291 >        * PhysicalConstants::energyConvert;
292 >    } else {
293 >      kineticFlux_ = 0.0;
294 >    }
295 >    if (hasMomentumFluxVector) {
296 >      std::vector<RealType> mf = rnemdParams->getMomentumFluxVector();
297 >      if (mf.size() != 3) {
298 >          sprintf(painCave.errMsg,
299 >                  "RNEMD: Incorrect number of parameters specified for momentumFluxVector.\n"
300 >                  "\tthere should be 3 parameters, but %lu were specified.\n",
301 >                  mf.size());
302 >          painCave.isFatal = 1;
303 >          simError();      
304 >      }
305 >      momentumFluxVector_.x() = mf[0];
306 >      momentumFluxVector_.y() = mf[1];
307 >      momentumFluxVector_.z() = mf[2];
308 >    } else {
309 >      momentumFluxVector_ = V3Zero;
310 >      if (hasMomentumFlux) {
311 >        RealType momentumFlux = rnemdParams->getMomentumFlux();
312 >        switch (rnemdFluxType_) {
313 >        case rnemdPx:
314 >          momentumFluxVector_.x() = momentumFlux;
315 >          break;
316 >        case rnemdPy:
317 >          momentumFluxVector_.y() = momentumFlux;
318 >          break;
319 >        case rnemdPz:
320 >          momentumFluxVector_.z() = momentumFlux;
321 >          break;
322 >        case rnemdKePx:
323 >          momentumFluxVector_.x() = momentumFlux;
324 >          break;
325 >        case rnemdKePy:
326 >          momentumFluxVector_.y() = momentumFlux;
327 >          break;
328 >        default:
329 >          break;
330 >        }
331 >      }
332 >    }
333 >    if (hasAngularMomentumFluxVector) {
334 >      std::vector<RealType> amf = rnemdParams->getAngularMomentumFluxVector();
335 >      if (amf.size() != 3) {
336 >        sprintf(painCave.errMsg,
337 >                "RNEMD: Incorrect number of parameters specified for angularMomentumFluxVector.\n"
338 >                "\tthere should be 3 parameters, but %lu were specified.\n",
339 >                amf.size());
340 >        painCave.isFatal = 1;
341 >        simError();      
342 >      }
343 >      angularMomentumFluxVector_.x() = amf[0];
344 >      angularMomentumFluxVector_.y() = amf[1];
345 >      angularMomentumFluxVector_.z() = amf[2];
346 >    } else {
347 >      angularMomentumFluxVector_ = V3Zero;
348 >      if (hasAngularMomentumFlux) {
349 >        RealType angularMomentumFlux = rnemdParams->getAngularMomentumFlux();
350 >        switch (rnemdFluxType_) {
351 >        case rnemdLx:
352 >          angularMomentumFluxVector_.x() = angularMomentumFlux;
353 >          break;
354 >        case rnemdLy:
355 >          angularMomentumFluxVector_.y() = angularMomentumFlux;
356 >          break;
357 >        case rnemdLz:
358 >          angularMomentumFluxVector_.z() = angularMomentumFlux;
359 >          break;
360 >        case rnemdKeLx:
361 >          angularMomentumFluxVector_.x() = angularMomentumFlux;
362 >          break;
363 >        case rnemdKeLy:
364 >          angularMomentumFluxVector_.y() = angularMomentumFlux;
365 >          break;
366 >        case rnemdKeLz:
367 >          angularMomentumFluxVector_.z() = angularMomentumFlux;
368 >          break;
369 >        default:
370 >          break;
371 >        }
372 >      }        
373 >    }
374  
375 <    int selectionCount = seleMan_.getSelectionCount();
375 >    if (hasCoordinateOrigin) {
376 >      std::vector<RealType> co = rnemdParams->getCoordinateOrigin();
377 >      if (co.size() != 3) {
378 >        sprintf(painCave.errMsg,
379 >                "RNEMD: Incorrect number of parameters specified for coordinateOrigin.\n"
380 >                "\tthere should be 3 parameters, but %lu were specified.\n",
381 >                co.size());
382 >        painCave.isFatal = 1;
383 >        simError();      
384 >      }
385 >      coordinateOrigin_.x() = co[0];
386 >      coordinateOrigin_.y() = co[1];
387 >      coordinateOrigin_.z() = co[2];
388 >    } else {
389 >      coordinateOrigin_ = V3Zero;
390 >    }
391 >    
392 >    // do some sanity checking
393 >    
394 >    int selectionCount = seleMan_.getSelectionCount();    
395      int nIntegrable = info->getNGlobalIntegrableObjects();
80
396      if (selectionCount > nIntegrable) {
397        sprintf(painCave.errMsg,
398 <              "RNEMD warning: The current RNEMD_objectSelection,\n"
398 >              "RNEMD: The current objectSelection,\n"
399                "\t\t%s\n"
400                "\thas resulted in %d selected objects.  However,\n"
401                "\tthe total number of integrable objects in the system\n"
# Line 90 | Line 405 | namespace oopse {
405                rnemdObjectSelection_.c_str(),
406                selectionCount, nIntegrable);
407        painCave.isFatal = 0;
408 +      painCave.severity = OPENMD_WARNING;
409        simError();
94
410      }
411      
412 <    const std::string st = simParams->getRNEMD_swapType();
413 <
414 <    std::map<std::string, RNEMDTypeEnum>::iterator i;
415 <    i = stringToEnumMap_.find(st);
416 <    rnemdType_  = (i == stringToEnumMap_.end()) ? RNEMD::rnemdUnknown : i->second;
417 <
418 <    set_RNEMD_swapTime(simParams->getRNEMD_swapTime());
419 <    set_RNEMD_nBins(simParams->getRNEMD_nBins());
420 <    exchangeSum_ = 0.0;
421 <
422 < #ifndef IS_MPI
423 <    if (simParams->haveSeed()) {
424 <      seedValue = simParams->getSeed();
425 <      randNumGen_ = new SeqRandNumGen(seedValue);
426 <    }else {
427 <      randNumGen_ = new SeqRandNumGen();
428 <    }    
429 < #else
430 <    if (simParams->haveSeed()) {
431 <      seedValue = simParams->getSeed();
432 <      randNumGen_ = new ParallelRandNumGen(seedValue);
433 <    }else {
434 <      randNumGen_ = new ParallelRandNumGen();
435 <    }    
436 < #endif
412 >    areaAccumulator_ = new Accumulator();
413 >    
414 >    nBins_ = rnemdParams->getOutputBins();
415 >    binWidth_ = rnemdParams->getOutputBinWidth();
416 >    
417 >    data_.resize(RNEMD::ENDINDEX);
418 >    OutputData z;
419 >    z.units =  "Angstroms";
420 >    z.title =  "Z";
421 >    z.dataType = "RealType";
422 >    z.accumulator.reserve(nBins_);
423 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++)
424 >      z.accumulator.push_back( new Accumulator() );
425 >    data_[Z] = z;
426 >    outputMap_["Z"] =  Z;
427 >    
428 >    OutputData r;
429 >    r.units =  "Angstroms";
430 >    r.title =  "R";
431 >    r.dataType = "RealType";
432 >    r.accumulator.reserve(nBins_);
433 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++)
434 >      r.accumulator.push_back( new Accumulator() );
435 >    data_[R] = r;
436 >    outputMap_["R"] =  R;
437 >    
438 >    OutputData temperature;
439 >    temperature.units =  "K";
440 >    temperature.title =  "Temperature";
441 >    temperature.dataType = "RealType";
442 >    temperature.accumulator.reserve(nBins_);
443 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++)
444 >      temperature.accumulator.push_back( new Accumulator() );
445 >    data_[TEMPERATURE] = temperature;
446 >    outputMap_["TEMPERATURE"] =  TEMPERATURE;
447 >    
448 >    OutputData velocity;
449 >    velocity.units = "angstroms/fs";
450 >    velocity.title =  "Velocity";  
451 >    velocity.dataType = "Vector3d";
452 >    velocity.accumulator.reserve(nBins_);
453 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++)
454 >      velocity.accumulator.push_back( new VectorAccumulator() );
455 >    data_[VELOCITY] = velocity;
456 >    outputMap_["VELOCITY"] = VELOCITY;
457 >    
458 >    OutputData angularVelocity;
459 >    angularVelocity.units = "angstroms^2/fs";
460 >    angularVelocity.title =  "AngularVelocity";  
461 >    angularVelocity.dataType = "Vector3d";
462 >    angularVelocity.accumulator.reserve(nBins_);
463 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++)
464 >      angularVelocity.accumulator.push_back( new VectorAccumulator() );
465 >    data_[ANGULARVELOCITY] = angularVelocity;
466 >    outputMap_["ANGULARVELOCITY"] = ANGULARVELOCITY;
467 >    
468 >    OutputData density;
469 >    density.units =  "g cm^-3";
470 >    density.title =  "Density";
471 >    density.dataType = "RealType";
472 >    density.accumulator.reserve(nBins_);
473 >    for (int i = 0; i < nBins_; i++)
474 >      density.accumulator.push_back( new Accumulator() );
475 >    data_[DENSITY] = density;
476 >    outputMap_["DENSITY"] =  DENSITY;
477 >    
478 >    if (hasOutputFields) {
479 >      parseOutputFileFormat(rnemdParams->getOutputFields());
480 >    } else {
481 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
482 >        outputMask_.set(Z);
483 >      else
484 >        outputMask_.set(R);
485 >      switch (rnemdFluxType_) {
486 >      case rnemdKE:
487 >      case rnemdRotKE:
488 >      case rnemdFullKE:
489 >        outputMask_.set(TEMPERATURE);
490 >        break;
491 >      case rnemdPx:
492 >      case rnemdPy:
493 >        outputMask_.set(VELOCITY);
494 >        break;
495 >      case rnemdPz:        
496 >      case rnemdPvector:
497 >        outputMask_.set(VELOCITY);
498 >        outputMask_.set(DENSITY);
499 >        break;
500 >      case rnemdLx:
501 >      case rnemdLy:
502 >      case rnemdLz:
503 >      case rnemdLvector:
504 >        outputMask_.set(ANGULARVELOCITY);
505 >        break;
506 >      case rnemdKeLx:
507 >      case rnemdKeLy:
508 >      case rnemdKeLz:
509 >      case rnemdKeLvector:
510 >        outputMask_.set(TEMPERATURE);
511 >        outputMask_.set(ANGULARVELOCITY);
512 >        break;
513 >      case rnemdKePx:
514 >      case rnemdKePy:
515 >        outputMask_.set(TEMPERATURE);
516 >        outputMask_.set(VELOCITY);
517 >        break;
518 >      case rnemdKePvector:
519 >        outputMask_.set(TEMPERATURE);
520 >        outputMask_.set(VELOCITY);
521 >        outputMask_.set(DENSITY);        
522 >        break;
523 >      default:
524 >        break;
525 >      }
526 >    }
527 >    
528 >    if (hasOutputFileName) {
529 >      rnemdFileName_ = rnemdParams->getOutputFileName();
530 >    } else {
531 >      rnemdFileName_ = getPrefix(info->getFinalConfigFileName()) + ".rnemd";
532 >    }          
533 >    
534 >    exchangeTime_ = rnemdParams->getExchangeTime();
535 >    
536 >    Snapshot* currentSnap_ = info->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
537 >    // total exchange sums are zeroed out at the beginning:
538 >    
539 >    kineticExchange_ = 0.0;
540 >    momentumExchange_ = V3Zero;
541 >    angularMomentumExchange_ = V3Zero;
542 >    
543 >    std::ostringstream selectionAstream;
544 >    std::ostringstream selectionBstream;
545 >    
546 >    if (hasSelectionA_) {
547 >      selectionA_ = rnemdParams->getSelectionA();
548 >    } else {
549 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {    
550 >        Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
551 >        
552 >        if (hasSlabWidth)
553 >          slabWidth_ = rnemdParams->getSlabWidth();
554 >        else
555 >          slabWidth_ = hmat(2,2) / 10.0;
556 >        
557 >        if (hasSlabACenter)
558 >          slabACenter_ = rnemdParams->getSlabACenter();
559 >        else
560 >          slabACenter_ = 0.0;
561 >        
562 >        selectionAstream << "select wrappedz > "
563 >                         << slabACenter_ - 0.5*slabWidth_
564 >                         <<  " && wrappedz < "
565 >                         << slabACenter_ + 0.5*slabWidth_;
566 >        selectionA_ = selectionAstream.str();
567 >      } else {
568 >        if (hasSphereARadius)
569 >          sphereARadius_ = rnemdParams->getSphereARadius();
570 >        else {
571 >          // use an initial guess to the size of the inner slab to be 1/10 the
572 >          // radius of an approximately spherical hull:
573 >          Thermo thermo(info);
574 >          RealType hVol = thermo.getHullVolume();
575 >          sphereARadius_ = 0.1 * pow((3.0 * hVol / (4.0 * M_PI)), 1.0/3.0);
576 >        }
577 >        selectionAstream << "select r < " << sphereARadius_;
578 >        selectionA_ = selectionAstream.str();
579 >      }
580 >    }
581 >    
582 >    if (hasSelectionB_) {
583 >      selectionB_ = rnemdParams->getSelectionB();
584 >      
585 >    } else {
586 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {    
587 >        Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
588 >        
589 >        if (hasSlabWidth)
590 >          slabWidth_ = rnemdParams->getSlabWidth();
591 >        else
592 >          slabWidth_ = hmat(2,2) / 10.0;
593 >        
594 >        if (hasSlabBCenter)
595 >          slabBCenter_ = rnemdParams->getSlabBCenter();
596 >        else
597 >          slabBCenter_ = hmat(2,2) / 2.0;
598 >        
599 >        selectionBstream << "select wrappedz > "
600 >                         << slabBCenter_ - 0.5*slabWidth_
601 >                         <<  " && wrappedz < "
602 >                         << slabBCenter_ + 0.5*slabWidth_;
603 >        selectionB_ = selectionBstream.str();
604 >      } else {
605 >        if (hasSphereBRadius_) {
606 >          sphereBRadius_ = rnemdParams->getSphereBRadius();
607 >          selectionBstream << "select r > " << sphereBRadius_;
608 >          selectionB_ = selectionBstream.str();
609 >        } else {
610 >          selectionB_ = "select hull";
611 >          BisHull_ = true;
612 >          hasSelectionB_ = true;
613 >        }
614 >      }
615 >    }
616 >  
617 >  
618 >    // object evaluator:
619 >    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
620 >    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
621 >    evaluatorA_.loadScriptString(selectionA_);
622 >    evaluatorB_.loadScriptString(selectionB_);
623 >    seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
624 >    seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
625 >    commonA_ = seleManA_ & seleMan_;
626 >    commonB_ = seleManB_ & seleMan_;  
627    }
628    
629 +    
630    RNEMD::~RNEMD() {
631 <    delete randNumGen_;
632 <  }
631 >    if (!doRNEMD_) return;
632 > #ifdef IS_MPI
633 >    if (worldRank == 0) {
634 > #endif
635  
636 <  void RNEMD::doSwap() {
129 <    int midBin = nBins_ / 2;
636 >      writeOutputFile();
637  
638 +      rnemdFile_.close();
639 +      
640 + #ifdef IS_MPI
641 +    }
642 + #endif
643 +
644 +    // delete all of the objects we created:
645 +    delete areaAccumulator_;    
646 +    data_.clear();
647 +  }
648 +  
649 +  void RNEMD::doSwap(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
650 +    if (!doRNEMD_) return;
651 +    int selei;
652 +    int selej;
653 +
654      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
655      Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
656  
134    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
135
136    int selei;
657      StuntDouble* sd;
138    int idx;
658  
659 <    RealType min_val;
660 <    bool min_found = false;  
661 <    StuntDouble* min_sd;
659 >    RealType min_val(0.0);
660 >    int min_found = 0;  
661 >    StuntDouble* min_sd = NULL;
662  
663 <    RealType max_val;
664 <    bool max_found = false;
665 <    StuntDouble* max_sd;
663 >    RealType max_val(0.0);
664 >    int max_found = 0;
665 >    StuntDouble* max_sd = NULL;
666  
667 <    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
668 <         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
667 >    for (sd = seleManA_.beginSelected(selei); sd != NULL;
668 >         sd = seleManA_.nextSelected(selei)) {
669  
151      idx = sd->getLocalIndex();
152
670        Vector3d pos = sd->getPos();
671 <
671 >      
672        // wrap the stuntdouble's position back into the box:
673 <
673 >      
674        if (usePeriodicBoundaryConditions_)
675          currentSnap_->wrapVector(pos);
676 <
677 <      // which bin is this stuntdouble in?
678 <      // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
679 <
680 <      int binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) % nBins_;
681 <
682 <
166 <      // if we're in bin 0 or the middleBin
167 <      if (binNo == 0 || binNo == midBin) {
676 >      
677 >      RealType mass = sd->getMass();
678 >      Vector3d vel = sd->getVel();
679 >      RealType value(0.0);
680 >      
681 >      switch(rnemdFluxType_) {
682 >      case rnemdKE :
683          
684 <        RealType mass = sd->getMass();
685 <        Vector3d vel = sd->getVel();
686 <        RealType value;
687 <
688 <        switch(rnemdType_) {
174 <        case rnemdKinetic :
684 >        value = mass * vel.lengthSquare();
685 >        
686 >        if (sd->isDirectional()) {
687 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
688 >          Mat3x3d I = sd->getI();
689            
690 <          value = mass * (vel[0]*vel[0] + vel[1]*vel[1] +
691 <                          vel[2]*vel[2]);
692 <          if (sd->isDirectional()) {
693 <            Vector3d angMom = sd->getJ();
694 <            Mat3x3d I = sd->getI();
695 <            
696 <            if (sd->isLinear()) {
697 <              int i = sd->linearAxis();
698 <              int j = (i + 1) % 3;
699 <              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 <            }
690 >          if (sd->isLinear()) {
691 >            int i = sd->linearAxis();
692 >            int j = (i + 1) % 3;
693 >            int k = (i + 2) % 3;
694 >            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
695 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
696 >          } else {                        
697 >            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
698 >              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
699 >              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
700            }
701 <          value = value * 0.5 / OOPSEConstant::energyConvert;
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 <        case rnemdUnknown :
713 <        default :
714 <          break;
701 >        } //angular momenta exchange enabled
702 >        value *= 0.5;
703 >        break;
704 >      case rnemdPx :
705 >        value = mass * vel[0];
706 >        break;
707 >      case rnemdPy :
708 >        value = mass * vel[1];
709 >        break;
710 >      case rnemdPz :
711 >        value = mass * vel[2];
712 >        break;
713 >      default :
714 >        break;
715 >      }
716 >      if (!max_found) {
717 >        max_val = value;
718 >        max_sd = sd;
719 >        max_found = 1;
720 >      } else {
721 >        if (max_val < value) {
722 >          max_val = value;
723 >          max_sd = sd;
724          }
725 +      }  
726 +    }
727          
728 <        if (binNo == 0) {
729 <          if (!min_found) {
730 <            min_val = value;
731 <            min_sd = sd;
732 <            min_found = true;
733 <          } else {
734 <            if (min_val > value) {
735 <              min_val = value;
736 <              min_sd = sd;
737 <            }
738 <          }
739 <        } else {
740 <          if (!max_found) {
741 <            max_val = value;
742 <            max_sd = sd;
743 <            max_found = true;
744 <          } else {
745 <            if (max_val < value) {
746 <              max_val = value;
747 <              max_sd = sd;
748 <            }
749 <          }      
750 <        }
728 >    for (sd = seleManB_.beginSelected(selej); sd != NULL;
729 >         sd = seleManB_.nextSelected(selej)) {
730 >
731 >      Vector3d pos = sd->getPos();
732 >      
733 >      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
734 >      
735 >      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
736 >        currentSnap_->wrapVector(pos);
737 >      
738 >      RealType mass = sd->getMass();
739 >      Vector3d vel = sd->getVel();
740 >      RealType value(0.0);
741 >      
742 >      switch(rnemdFluxType_) {
743 >      case rnemdKE :
744 >        
745 >        value = mass * vel.lengthSquare();
746 >        
747 >        if (sd->isDirectional()) {
748 >          Vector3d angMom = sd->getJ();
749 >          Mat3x3d I = sd->getI();
750 >          
751 >          if (sd->isLinear()) {
752 >            int i = sd->linearAxis();
753 >            int j = (i + 1) % 3;
754 >            int k = (i + 2) % 3;
755 >            value += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
756 >              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
757 >          } else {                        
758 >            value += angMom[0]*angMom[0]/I(0, 0)
759 >              + angMom[1]*angMom[1]/I(1, 1)
760 >              + angMom[2]*angMom[2]/I(2, 2);
761 >          }
762 >        } //angular momenta exchange enabled
763 >        value *= 0.5;
764 >        break;
765 >      case rnemdPx :
766 >        value = mass * vel[0];
767 >        break;
768 >      case rnemdPy :
769 >        value = mass * vel[1];
770 >        break;
771 >      case rnemdPz :
772 >        value = mass * vel[2];
773 >        break;
774 >      default :
775 >        break;
776        }
777 +      
778 +      if (!min_found) {
779 +        min_val = value;
780 +        min_sd = sd;
781 +        min_found = 1;
782 +      } else {
783 +        if (min_val > value) {
784 +          min_val = value;
785 +          min_sd = sd;
786 +        }
787 +      }
788      }
789 +    
790 + #ifdef IS_MPI    
791 +    int worldRank;
792 +    MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &worldRank);
793 +        
794 +    int my_min_found = min_found;
795 +    int my_max_found = max_found;
796  
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
797      // Even if we didn't find a minimum, did someone else?
798 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&my_min_found, &min_found,
799 <                              1, MPI::BOOL, MPI::LAND);
248 <    
798 >    MPI_Allreduce(&my_min_found, &min_found, 1, MPI_INT, MPI_LOR,
799 >                  MPI_COMM_WORLD);
800      // Even if we didn't find a maximum, did someone else?
801 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&my_max_found, &max_found,
802 <                              1, MPI::BOOL, MPI::LAND);
803 <    
804 <    struct {
805 <      RealType val;
806 <      int rank;
807 <    } max_vals, min_vals;
808 <    
809 <    if (min_found) {
810 <      if (my_min_found)
801 >    MPI_Allreduce(&my_max_found, &max_found, 1, MPI_INT, MPI_LOR,
802 >                  MPI_COMM_WORLD);
803 > #endif
804 >
805 >    if (max_found && min_found) {
806 >
807 > #ifdef IS_MPI
808 >      struct {
809 >        RealType val;
810 >        int rank;
811 >      } max_vals, min_vals;
812 >      
813 >      if (my_min_found) {
814          min_vals.val = min_val;
815 <      else
815 >      } else {
816          min_vals.val = HONKING_LARGE_VALUE;
817 <      
817 >      }
818        min_vals.rank = worldRank;    
819        
820        // Who had the minimum?
821 <      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&min_vals, &min_vals,
822 <                                1, MPI::REALTYPE_INT, MPI::MINLOC);
821 >      MPI_Allreduce(&min_vals, &min_vals,
822 >                    1, MPI_REALTYPE_INT, MPI_MINLOC, MPI_COMM_WORLD);
823        min_val = min_vals.val;
270    }
824        
825 <    if (max_found) {
273 <      if (my_max_found)
825 >      if (my_max_found) {
826          max_vals.val = max_val;
827 <      else
827 >      } else {
828          max_vals.val = -HONKING_LARGE_VALUE;
829 <      
829 >      }
830        max_vals.rank = worldRank;    
831        
832        // Who had the maximum?
833 <      MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&max_vals, &max_vals,
834 <                                1, MPI::REALTYPE_INT, MPI::MAXLOC);
833 >      MPI_Allreduce(&max_vals, &max_vals,
834 >                    1, MPI_REALTYPE_INT, MPI_MAXLOC, MPI_COMM_WORLD);
835        max_val = max_vals.val;
284    }
836   #endif
837 <
838 <    if (max_found && min_found) {
839 <      if (min_val< max_val) {
289 <
837 >      
838 >      if (min_val < max_val) {
839 >        
840   #ifdef IS_MPI      
841          if (max_vals.rank == worldRank && min_vals.rank == worldRank) {
842            // I have both maximum and minimum, so proceed like a single
843            // processor version:
844   #endif
845 <          // objects to be swapped: velocity & angular velocity
845 >
846            Vector3d min_vel = min_sd->getVel();
847            Vector3d max_vel = max_sd->getVel();
848            RealType temp_vel;
849            
850 <          switch(rnemdType_) {
851 <          case rnemdKinetic :
850 >          switch(rnemdFluxType_) {
851 >          case rnemdKE :
852              min_sd->setVel(max_vel);
853              max_sd->setVel(min_vel);
854 <            if (min_sd->isDirectional() && max_sd->isDirectional()) {
854 >            if (min_sd->isDirectional() && max_sd->isDirectional()) {
855                Vector3d min_angMom = min_sd->getJ();
856                Vector3d max_angMom = max_sd->getJ();
857                min_sd->setJ(max_angMom);
858                max_sd->setJ(min_angMom);
859 <            }
859 >            }//angular momenta exchange enabled
860 >            //assumes same rigid body identity
861              break;
862            case rnemdPx :
863              temp_vel = min_vel.x();
# Line 329 | Line 880 | namespace oopse {
880              min_sd->setVel(min_vel);
881              max_sd->setVel(max_vel);
882              break;
332          case rnemdUnknown :
883            default :
884              break;
885            }
886 +
887   #ifdef IS_MPI
888            // the rest of the cases only apply in parallel simulations:
889          } else if (max_vals.rank == worldRank) {
# Line 340 | Line 891 | namespace oopse {
891            
892            Vector3d min_vel;
893            Vector3d max_vel = max_sd->getVel();
894 <          MPI::Status status;
894 >          MPI_Status status;
895  
896            // point-to-point swap of the velocity vector
897 <          MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
898 <                                   min_vals.rank, 0,
899 <                                   min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
900 <                                   min_vals.rank, 0, status);
897 >          MPI_Sendrecv(max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
898 >                       min_vals.rank, 0,
899 >                       min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
900 >                       min_vals.rank, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
901            
902 <          switch(rnemdType_) {
903 <          case rnemdKinetic :
902 >          switch(rnemdFluxType_) {
903 >          case rnemdKE :
904              max_sd->setVel(min_vel);
905 <            
905 >            //angular momenta exchange enabled
906              if (max_sd->isDirectional()) {
907                Vector3d min_angMom;
908                Vector3d max_angMom = max_sd->getJ();
909 <
909 >              
910                // point-to-point swap of the angular momentum vector
911 <              MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(max_angMom.getArrayPointer(), 3,
912 <                                       MPI::REALTYPE, min_vals.rank, 1,
913 <                                       min_angMom.getArrayPointer(), 3,
914 <                                       MPI::REALTYPE, min_vals.rank, 1,
915 <                                       status);
916 <
911 >              MPI_Sendrecv(max_angMom.getArrayPointer(), 3,
912 >                           MPI_REALTYPE, min_vals.rank, 1,
913 >                           min_angMom.getArrayPointer(), 3,
914 >                           MPI_REALTYPE, min_vals.rank, 1,
915 >                           MPI_COMM_WORLD, &status);
916 >              
917                max_sd->setJ(min_angMom);
918 <            }
918 >            }
919              break;
920            case rnemdPx :
921              max_vel.x() = min_vel.x();
# Line 378 | Line 929 | namespace oopse {
929              max_vel.z() = min_vel.z();
930              max_sd->setVel(max_vel);
931              break;
381          case rnemdUnknown :
932            default :
933              break;
934            }
# Line 387 | Line 937 | namespace oopse {
937            
938            Vector3d max_vel;
939            Vector3d min_vel = min_sd->getVel();
940 <          MPI::Status status;
940 >          MPI_Status status;
941            
942            // point-to-point swap of the velocity vector
943 <          MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
944 <                                   max_vals.rank, 0,
945 <                                   max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI::REALTYPE,
946 <                                   max_vals.rank, 0, status);
943 >          MPI_Sendrecv(min_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
944 >                       max_vals.rank, 0,
945 >                       max_vel.getArrayPointer(), 3, MPI_REALTYPE,
946 >                       max_vals.rank, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
947            
948 <          switch(rnemdType_) {
949 <          case rnemdKinetic :
948 >          switch(rnemdFluxType_) {
949 >          case rnemdKE :
950              min_sd->setVel(max_vel);
951 <            
951 >            //angular momenta exchange enabled
952              if (min_sd->isDirectional()) {
953                Vector3d min_angMom = min_sd->getJ();
954                Vector3d max_angMom;
955 <
955 >              
956                // point-to-point swap of the angular momentum vector
957 <              MPI::COMM_WORLD.Sendrecv(min_angMom.getArrayPointer(), 3,
958 <                                       MPI::REALTYPE, max_vals.rank, 1,
959 <                                       max_angMom.getArrayPointer(), 3,
960 <                                       MPI::REALTYPE, max_vals.rank, 1,
961 <                                       status);
962 <
957 >              MPI_Sendrecv(min_angMom.getArrayPointer(), 3,
958 >                           MPI_REALTYPE, max_vals.rank, 1,
959 >                           max_angMom.getArrayPointer(), 3,
960 >                           MPI_REALTYPE, max_vals.rank, 1,
961 >                           MPI_COMM_WORLD, &status);
962 >              
963                min_sd->setJ(max_angMom);
964              }
965              break;
# Line 425 | Line 975 | namespace oopse {
975              min_vel.z() = max_vel.z();
976              min_sd->setVel(min_vel);
977              break;
428          case rnemdUnknown :
978            default :
979              break;
980            }
981          }
982   #endif
983 <        exchangeSum_ += max_val - min_val;
984 <      } else {
985 <        std::cerr << "exchange NOT performed.\nmin_val > max_val.\n";
983 >        
984 >        switch(rnemdFluxType_) {
985 >        case rnemdKE:
986 >          kineticExchange_ += max_val - min_val;
987 >          break;
988 >        case rnemdPx:
989 >          momentumExchange_.x() += max_val - min_val;
990 >          break;
991 >        case rnemdPy:
992 >          momentumExchange_.y() += max_val - min_val;
993 >          break;
994 >        case rnemdPz:
995 >          momentumExchange_.z() += max_val - min_val;
996 >          break;
997 >        default:
998 >          break;
999 >        }
1000 >      } else {        
1001 >        sprintf(painCave.errMsg,
1002 >                "RNEMD::doSwap exchange NOT performed because min_val > max_val\n");
1003 >        painCave.isFatal = 0;
1004 >        painCave.severity = OPENMD_INFO;
1005 >        simError();        
1006 >        failTrialCount_++;
1007        }
1008      } else {
1009 <      std::cerr << "exchange NOT performed.\none of the two slabs empty.\n";
1010 <    }
1011 <    
1009 >      sprintf(painCave.errMsg,
1010 >              "RNEMD::doSwap exchange NOT performed because selected object\n"
1011 >              "\twas not present in at least one of the two slabs.\n");
1012 >      painCave.isFatal = 0;
1013 >      painCave.severity = OPENMD_INFO;
1014 >      simError();        
1015 >      failTrialCount_++;
1016 >    }    
1017    }
1018    
1019 <  void RNEMD::getStatus() {
1019 >  void RNEMD::doNIVS(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
1020 >    if (!doRNEMD_) return;
1021 >    int selei;
1022 >    int selej;
1023  
1024      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1025      Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
448    Stats& stat = currentSnap_->statData;
449    RealType time = currentSnap_->getTime();
1026  
1027 <    stat[Stats::RNEMD_SWAP_TOTAL] = exchangeSum_;
1027 >    StuntDouble* sd;
1028  
1029 <    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1029 >    vector<StuntDouble*> hotBin, coldBin;
1030  
1031 <    int selei;
1032 <    StuntDouble* sd;
1033 <    int idx;
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 <    std::vector<RealType> valueHist(nBins_, 0.0); // keeps track of what's
1047 <                                                  // being averaged
461 <    std::vector<int> valueCount(nBins_, 0);       // keeps track of the
462 <                                                  // number of degrees of
463 <                                                  // freedom being averaged
1046 >    for (sd = smanA.beginSelected(selei); sd != NULL;
1047 >         sd = smanA.nextSelected(selei)) {
1048  
465    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
466         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {
467      
468      idx = sd->getLocalIndex();
469      
1049        Vector3d pos = sd->getPos();
1050 <
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(0.0), x(0.0), y(0.0), z(0.0);
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(0.0), a110(0.0), c0(0.0);
1222 >      RealType a001(0.0), a111(0.0), b01(0.0), b11(0.0), c1(0.0);
1223 >      switch(rnemdFluxType_) {
1224 >      case rnemdKE :
1225 >        /* used hotBin coeff's & only scale x & y dimensions
1226 >           RealType px = Phx / Pcx;
1227 >           RealType py = Phy / Pcy;
1228 >           a110 = Khy;
1229 >           c0 = - Khx - Khy - kineticTarget_;
1230 >           a000 = Khx;
1231 >           a111 = Kcy * py * py;
1232 >           b11 = -2.0 * Kcy * py * (1.0 + py);
1233 >           c1 = Kcy * py * (2.0 + py) + Kcx * px * ( 2.0 + px) + kineticTarget_;
1234 >           b01 = -2.0 * Kcx * px * (1.0 + px);
1235 >           a001 = Kcx * px * px;
1236 >        */
1237 >        //scale all three dimensions, let c_x = c_y
1238 >        a000 = Kcx + Kcy;
1239 >        a110 = Kcz;
1240 >        c0 = kineticTarget_ - Kcx - Kcy - Kcz;
1241 >        a001 = Khx * px * px + Khy * py * py;
1242 >        a111 = Khz * pz * pz;
1243 >        b01 = -2.0 * (Khx * px * (1.0 + px) + Khy * py * (1.0 + py));
1244 >        b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1245 >        c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khy * py * (2.0 + py)
1246 >          + Khz * pz * (2.0 + pz) - kineticTarget_;
1247          break;
1248        case rnemdPx :
1249 <        value = mass * vel[0];
1250 <        valueCount[binNo]++;
1249 >        c = 1 - momentumTarget_.x() / Pcx;
1250 >        a000 = Kcy;
1251 >        a110 = Kcz;
1252 >        c0 = Kcx * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
1253 >        a001 = py * py * Khy;
1254 >        a111 = pz * pz * Khz;
1255 >        b01 = -2.0 * Khy * py * (1.0 + py);
1256 >        b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1257 >        c1 = Khy * py * (2.0 + py) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1258 >          + Khx * (fastpow(c * px - px - 1.0, 2) - 1.0);
1259          break;
1260        case rnemdPy :
1261 <        value = mass * vel[1];
1262 <        valueCount[binNo]++;
1261 >        c = 1 - momentumTarget_.y() / Pcy;
1262 >        a000 = Kcx;
1263 >        a110 = Kcz;
1264 >        c0 = Kcy * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
1265 >        a001 = px * px * Khx;
1266 >        a111 = pz * pz * Khz;
1267 >        b01 = -2.0 * Khx * px * (1.0 + px);
1268 >        b11 = -2.0 * Khz * pz * (1.0 + pz);
1269 >        c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khz * pz * (2.0 + pz)
1270 >          + Khy * (fastpow(c * py - py - 1.0, 2) - 1.0);
1271          break;
1272 <      case rnemdPz :
1273 <        value = mass * vel[2];
1274 <        valueCount[binNo]++;
1272 >      case rnemdPz ://we don't really do this, do we?
1273 >        c = 1 - momentumTarget_.z() / Pcz;
1274 >        a000 = Kcx;
1275 >        a110 = Kcy;
1276 >        c0 = Kcz * c * c - Kcx - Kcy - Kcz;
1277 >        a001 = px * px * Khx;
1278 >        a111 = py * py * Khy;
1279 >        b01 = -2.0 * Khx * px * (1.0 + px);
1280 >        b11 = -2.0 * Khy * py * (1.0 + py);
1281 >        c1 = Khx * px * (2.0 + px) + Khy * py * (2.0 + py)
1282 >          + Khz * (fastpow(c * pz - pz - 1.0, 2) - 1.0);
1283          break;
528      case rnemdUnknown :
1284        default :
1285          break;
1286        }
1287 <      valueHist[binNo] += value;
1287 >      
1288 >      RealType v1 = a000 * a111 - a001 * a110;
1289 >      RealType v2 = a000 * b01;
1290 >      RealType v3 = a000 * b11;
1291 >      RealType v4 = a000 * c1 - a001 * c0;
1292 >      RealType v8 = a110 * b01;
1293 >      RealType v10 = - b01 * c0;
1294 >      
1295 >      RealType u0 = v2 * v10 - v4 * v4;
1296 >      RealType u1 = -2.0 * v3 * v4;
1297 >      RealType u2 = -v2 * v8 - v3 * v3 - 2.0 * v1 * v4;
1298 >      RealType u3 = -2.0 * v1 * v3;
1299 >      RealType u4 = - v1 * v1;
1300 >      //rescale coefficients
1301 >      RealType maxAbs = fabs(u0);
1302 >      if (maxAbs < fabs(u1)) maxAbs = fabs(u1);
1303 >      if (maxAbs < fabs(u2)) maxAbs = fabs(u2);
1304 >      if (maxAbs < fabs(u3)) maxAbs = fabs(u3);
1305 >      if (maxAbs < fabs(u4)) maxAbs = fabs(u4);
1306 >      u0 /= maxAbs;
1307 >      u1 /= maxAbs;
1308 >      u2 /= maxAbs;
1309 >      u3 /= maxAbs;
1310 >      u4 /= maxAbs;
1311 >      //max_element(start, end) is also available.
1312 >      Polynomial<RealType> poly; //same as DoublePolynomial poly;
1313 >      poly.setCoefficient(4, u4);
1314 >      poly.setCoefficient(3, u3);
1315 >      poly.setCoefficient(2, u2);
1316 >      poly.setCoefficient(1, u1);
1317 >      poly.setCoefficient(0, u0);
1318 >      vector<RealType> realRoots = poly.FindRealRoots();
1319 >      
1320 >      vector<RealType>::iterator ri;
1321 >      RealType r1, r2, alpha0;
1322 >      vector<pair<RealType,RealType> > rps;
1323 >      for (ri = realRoots.begin(); ri !=realRoots.end(); ++ri) {
1324 >        r2 = *ri;
1325 >        // Check to see if FindRealRoots() gave the right answer:
1326 >        if ( fabs(u0 + r2 * (u1 + r2 * (u2 + r2 * (u3 + r2 * u4)))) > 1e-6 ) {
1327 >          sprintf(painCave.errMsg,
1328 >                  "RNEMD Warning: polynomial solve seems to have an error!");
1329 >          painCave.isFatal = 0;
1330 >          simError();
1331 >          failRootCount_++;
1332 >        }
1333 >        // Might not be useful w/o rescaling coefficients
1334 >        alpha0 = -c0 - a110 * r2 * r2;
1335 >        if (alpha0 >= 0.0) {
1336 >          r1 = sqrt(alpha0 / a000);
1337 >          if (fabs(c1 + r1 * (b01 + r1 * a001) + r2 * (b11 + r2 * a111))
1338 >              < 1e-6)
1339 >            { rps.push_back(make_pair(r1, r2)); }
1340 >          if (r1 > 1e-6) { //r1 non-negative
1341 >            r1 = -r1;
1342 >            if (fabs(c1 + r1 * (b01 + r1 * a001) + r2 * (b11 + r2 * a111))
1343 >                < 1e-6)
1344 >              { rps.push_back(make_pair(r1, r2)); }
1345 >          }
1346 >        }
1347 >      }
1348 >      // Consider combining together the part for solving for the pair
1349 >      // w/ the searching for the best solution part so that we don't
1350 >      // need the pairs vector:
1351 >      if (!rps.empty()) {
1352 >        RealType smallestDiff = HONKING_LARGE_VALUE;
1353 >        RealType diff(0.0);
1354 >        std::pair<RealType,RealType> bestPair = std::make_pair(1.0, 1.0);
1355 >        std::vector<std::pair<RealType,RealType> >::iterator rpi;
1356 >        for (rpi = rps.begin(); rpi != rps.end(); ++rpi) {
1357 >          r1 = (*rpi).first;
1358 >          r2 = (*rpi).second;
1359 >          switch(rnemdFluxType_) {
1360 >          case rnemdKE :
1361 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1362 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcx, 2)
1363 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcy, 2);
1364 >            break;
1365 >          case rnemdPx :
1366 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1367 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcy, 2);
1368 >            break;
1369 >          case rnemdPy :
1370 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1371 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcz/Kcx, 2);
1372 >            break;
1373 >          case rnemdPz :
1374 >            diff = fastpow(1.0 - r1, 2) + fastpow(1.0 - r2, 2)
1375 >              + fastpow(r1 * r1 / r2 / r2 - Kcy/Kcx, 2);
1376 >          default :
1377 >            break;
1378 >          }
1379 >          if (diff < smallestDiff) {
1380 >            smallestDiff = diff;
1381 >            bestPair = *rpi;
1382 >          }
1383 >        }
1384 > #ifdef IS_MPI
1385 >        if (worldRank == 0) {
1386 > #endif
1387 >          // sprintf(painCave.errMsg,
1388 >          //         "RNEMD: roots r1= %lf\tr2 = %lf\n",
1389 >          //         bestPair.first, bestPair.second);
1390 >          // painCave.isFatal = 0;
1391 >          // painCave.severity = OPENMD_INFO;
1392 >          // simError();
1393 > #ifdef IS_MPI
1394 >        }
1395 > #endif
1396 >        
1397 >        switch(rnemdFluxType_) {
1398 >        case rnemdKE :
1399 >          x = bestPair.first;
1400 >          y = bestPair.first;
1401 >          z = bestPair.second;
1402 >          break;
1403 >        case rnemdPx :
1404 >          x = c;
1405 >          y = bestPair.first;
1406 >          z = bestPair.second;
1407 >          break;
1408 >        case rnemdPy :
1409 >          x = bestPair.first;
1410 >          y = c;
1411 >          z = bestPair.second;
1412 >          break;
1413 >        case rnemdPz :
1414 >          x = bestPair.first;
1415 >          y = bestPair.second;
1416 >          z = c;
1417 >          break;          
1418 >        default :
1419 >          break;
1420 >        }
1421 >        vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1422 >        Vector3d vel;
1423 >        for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); ++sdi) {
1424 >          vel = (*sdi)->getVel();
1425 >          vel.x() *= x;
1426 >          vel.y() *= y;
1427 >          vel.z() *= z;
1428 >          (*sdi)->setVel(vel);
1429 >        }
1430 >        //convert to hotBin coefficient
1431 >        x = 1.0 + px * (1.0 - x);
1432 >        y = 1.0 + py * (1.0 - y);
1433 >        z = 1.0 + pz * (1.0 - z);
1434 >        for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); ++sdi) {
1435 >          vel = (*sdi)->getVel();
1436 >          vel.x() *= x;
1437 >          vel.y() *= y;
1438 >          vel.z() *= z;
1439 >          (*sdi)->setVel(vel);
1440 >        }
1441 >        successfulScale = true;
1442 >        switch(rnemdFluxType_) {
1443 >        case rnemdKE :
1444 >          kineticExchange_ += kineticTarget_;
1445 >          break;
1446 >        case rnemdPx :
1447 >        case rnemdPy :
1448 >        case rnemdPz :
1449 >          momentumExchange_ += momentumTarget_;
1450 >          break;          
1451 >        default :
1452 >          break;
1453 >        }      
1454 >      }
1455      }
1456 +    if (successfulScale != true) {
1457 +      sprintf(painCave.errMsg,
1458 +              "RNEMD::doNIVS exchange NOT performed - roots that solve\n"
1459 +              "\tthe constraint equations may not exist or there may be\n"
1460 +              "\tno selected objects in one or both slabs.\n");
1461 +      painCave.isFatal = 0;
1462 +      painCave.severity = OPENMD_INFO;
1463 +      simError();        
1464 +      failTrialCount_++;
1465 +    }
1466 +  }
1467 +  
1468 +  void RNEMD::doVSS(SelectionManager& smanA, SelectionManager& smanB) {
1469 +    if (!doRNEMD_) return;
1470 +    int selei;
1471 +    int selej;
1472  
1473 +    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1474 +    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1475 +
1476 +    StuntDouble* sd;
1477 +
1478 +    vector<StuntDouble*> hotBin, coldBin;
1479 +
1480 +    Vector3d Ph(V3Zero);
1481 +    Vector3d Lh(V3Zero);
1482 +    RealType Mh = 0.0;
1483 +    Mat3x3d Ih(0.0);
1484 +    RealType Kh = 0.0;
1485 +    Vector3d Pc(V3Zero);
1486 +    Vector3d Lc(V3Zero);
1487 +    RealType Mc = 0.0;
1488 +    Mat3x3d Ic(0.0);
1489 +    RealType Kc = 0.0;
1490 +
1491 +    // Constraints can be on only the linear or angular momentum, but
1492 +    // not both.  Usually, the user will specify which they want, but
1493 +    // in case they don't, the use of periodic boundaries should make
1494 +    // the choice for us.
1495 +    bool doLinearPart = false;
1496 +    bool doAngularPart = false;
1497 +
1498 +    switch (rnemdFluxType_) {
1499 +    case rnemdPx:
1500 +    case rnemdPy:
1501 +    case rnemdPz:
1502 +    case rnemdPvector:
1503 +    case rnemdKePx:
1504 +    case rnemdKePy:
1505 +    case rnemdKePvector:
1506 +      doLinearPart = true;
1507 +      break;
1508 +    case rnemdLx:
1509 +    case rnemdLy:
1510 +    case rnemdLz:
1511 +    case rnemdLvector:
1512 +    case rnemdKeLx:
1513 +    case rnemdKeLy:
1514 +    case rnemdKeLz:
1515 +    case rnemdKeLvector:
1516 +      doAngularPart = true;
1517 +      break;
1518 +    case rnemdKE:
1519 +    case rnemdRotKE:
1520 +    case rnemdFullKE:
1521 +    default:
1522 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1523 +        doLinearPart = true;
1524 +      else
1525 +        doAngularPart = true;
1526 +      break;
1527 +    }
1528 +    
1529 +    for (sd = smanA.beginSelected(selei); sd != NULL;
1530 +         sd = smanA.nextSelected(selei)) {
1531 +
1532 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1533 +
1534 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1535 +      
1536 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1537 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1538 +      
1539 +      RealType mass = sd->getMass();
1540 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1541 +      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1542 +      RealType r2;
1543 +      
1544 +      hotBin.push_back(sd);
1545 +      Ph += mass * vel;
1546 +      Mh += mass;
1547 +      Kh += mass * vel.lengthSquare();
1548 +      Lh += mass * cross(rPos, vel);
1549 +      Ih -= outProduct(rPos, rPos) * mass;
1550 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1551 +      Ih(0, 0) += mass * r2;
1552 +      Ih(1, 1) += mass * r2;
1553 +      Ih(2, 2) += mass * r2;
1554 +      
1555 +      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1556 +        if (sd->isDirectional()) {
1557 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
1558 +          Mat3x3d I = sd->getI();
1559 +          if (sd->isLinear()) {
1560 +            int i = sd->linearAxis();
1561 +            int j = (i + 1) % 3;
1562 +            int k = (i + 2) % 3;
1563 +            Kh += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1564 +              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1565 +          } else {
1566 +            Kh += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1567 +              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1568 +              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1569 +          }
1570 +        }
1571 +      }
1572 +    }
1573 +    for (sd = smanB.beginSelected(selej); sd != NULL;
1574 +         sd = smanB.nextSelected(selej)) {
1575 +
1576 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1577 +      
1578 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1579 +      
1580 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_)
1581 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1582 +      
1583 +      RealType mass = sd->getMass();
1584 +      Vector3d vel = sd->getVel();
1585 +      Vector3d rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1586 +      RealType r2;
1587 +
1588 +      coldBin.push_back(sd);
1589 +      Pc += mass * vel;
1590 +      Mc += mass;
1591 +      Kc += mass * vel.lengthSquare();
1592 +      Lc += mass * cross(rPos, vel);
1593 +      Ic -= outProduct(rPos, rPos) * mass;
1594 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1595 +      Ic(0, 0) += mass * r2;
1596 +      Ic(1, 1) += mass * r2;
1597 +      Ic(2, 2) += mass * r2;
1598 +      
1599 +      if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1600 +        if (sd->isDirectional()) {
1601 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
1602 +          Mat3x3d I = sd->getI();
1603 +          if (sd->isLinear()) {
1604 +            int i = sd->linearAxis();
1605 +            int j = (i + 1) % 3;
1606 +            int k = (i + 2) % 3;
1607 +            Kc += angMom[j] * angMom[j] / I(j, j) +
1608 +              angMom[k] * angMom[k] / I(k, k);
1609 +          } else {
1610 +            Kc += angMom[0] * angMom[0] / I(0, 0) +
1611 +              angMom[1] * angMom[1] / I(1, 1) +
1612 +              angMom[2] * angMom[2] / I(2, 2);
1613 +          }
1614 +        }
1615 +      }
1616 +    }
1617 +    
1618 +    Kh *= 0.5;
1619 +    Kc *= 0.5;
1620 +    
1621   #ifdef IS_MPI
1622 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Ph[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1623 +                  MPI_COMM_WORLD);
1624 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Pc[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1625 +                  MPI_COMM_WORLD);
1626 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Lh[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1627 +                  MPI_COMM_WORLD);
1628 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Lc[0], 3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM,
1629 +                  MPI_COMM_WORLD);
1630 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Mh, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1631 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kh, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1632 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Mc, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1633 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &Kc, 1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1634 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, Ih.getArrayPointer(), 9,
1635 +                  MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1636 +    MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, Ic.getArrayPointer(), 9,
1637 +                  MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1638 + #endif
1639 +    
1640  
1641 <    // all processors have the same number of bins, and STL vectors pack their
1642 <    // arrays, so in theory, this should be safe:
1641 >    Vector3d ac, acrec, bc, bcrec;
1642 >    Vector3d ah, ahrec, bh, bhrec;
1643  
1644 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &valueHist[0],
1645 <                              nBins_, MPI::REALTYPE, MPI::SUM);
1646 <    MPI::COMM_WORLD.Allreduce(MPI::IN_PLACE, &valueCount[0],
1647 <                              nBins_, MPI::INT, MPI::SUM);
1644 >    bool successfulExchange = false;
1645 >    if ((Mh > 0.0) && (Mc > 0.0)) {//both slabs are not empty
1646 >      Vector3d vc = Pc / Mc;
1647 >      ac = -momentumTarget_ / Mc + vc;
1648 >      acrec = -momentumTarget_ / Mc;
1649 >      
1650 >      // We now need the inverse of the inertia tensor to calculate the
1651 >      // angular velocity of the cold slab;
1652 >      Mat3x3d Ici = Ic.inverse();
1653 >      Vector3d omegac = Ici * Lc;
1654 >      bc  = -(Ici * angularMomentumTarget_) + omegac;
1655 >      bcrec = bc - omegac;
1656 >      
1657 >      RealType cNumerator = Kc - kineticTarget_;
1658 >      if (doLinearPart)
1659 >        cNumerator -= 0.5 * Mc * ac.lengthSquare();
1660 >      
1661 >      if (doAngularPart)
1662 >        cNumerator -= 0.5 * ( dot(bc, Ic * bc));
1663  
1664 +      if (cNumerator > 0.0) {
1665 +        
1666 +        RealType cDenominator = Kc;
1667 +
1668 +        if (doLinearPart)
1669 +          cDenominator -= 0.5 * Mc * vc.lengthSquare();
1670 +
1671 +        if (doAngularPart)
1672 +          cDenominator -= 0.5*(dot(omegac, Ic * omegac));
1673 +        
1674 +        if (cDenominator > 0.0) {
1675 +          RealType c = sqrt(cNumerator / cDenominator);
1676 +          if ((c > 0.9) && (c < 1.1)) {//restrict scaling coefficients
1677 +            
1678 +            Vector3d vh = Ph / Mh;
1679 +            ah = momentumTarget_ / Mh + vh;
1680 +            ahrec = momentumTarget_ / Mh;
1681 +            
1682 +            // We now need the inverse of the inertia tensor to
1683 +            // calculate the angular velocity of the hot slab;
1684 +            Mat3x3d Ihi = Ih.inverse();
1685 +            Vector3d omegah = Ihi * Lh;
1686 +            bh  = (Ihi * angularMomentumTarget_) + omegah;
1687 +            bhrec = bh - omegah;
1688 +            
1689 +            RealType hNumerator = Kh + kineticTarget_;
1690 +            if (doLinearPart)
1691 +              hNumerator -= 0.5 * Mh * ah.lengthSquare();
1692 +            
1693 +            if (doAngularPart)
1694 +              hNumerator -= 0.5 * ( dot(bh, Ih * bh));
1695 +              
1696 +            if (hNumerator > 0.0) {
1697 +              
1698 +              RealType hDenominator = Kh;
1699 +              if (doLinearPart)
1700 +                hDenominator -= 0.5 * Mh * vh.lengthSquare();
1701 +              if (doAngularPart)
1702 +                hDenominator -= 0.5*(dot(omegah, Ih * omegah));
1703 +              
1704 +              if (hDenominator > 0.0) {
1705 +                RealType h = sqrt(hNumerator / hDenominator);
1706 +                if ((h > 0.9) && (h < 1.1)) {
1707 +                  
1708 +                  vector<StuntDouble*>::iterator sdi;
1709 +                  Vector3d vel;
1710 +                  Vector3d rPos;
1711 +                  
1712 +                  for (sdi = coldBin.begin(); sdi != coldBin.end(); ++sdi) {
1713 +                    //vel = (*sdi)->getVel();
1714 +                    rPos = (*sdi)->getPos() - coordinateOrigin_;
1715 +                    if (doLinearPart)
1716 +                      vel = ((*sdi)->getVel() - vc) * c + ac;
1717 +                    if (doAngularPart)
1718 +                      vel = ((*sdi)->getVel() - cross(omegac, rPos)) * c + cross(bc, rPos);
1719 +
1720 +                    (*sdi)->setVel(vel);
1721 +                    if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1722 +                      if ((*sdi)->isDirectional()) {
1723 +                        Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * c;
1724 +                        (*sdi)->setJ(angMom);
1725 +                      }
1726 +                    }
1727 +                  }
1728 +                  for (sdi = hotBin.begin(); sdi != hotBin.end(); ++sdi) {
1729 +                    //vel = (*sdi)->getVel();
1730 +                    rPos = (*sdi)->getPos() - coordinateOrigin_;
1731 +                    if (doLinearPart)
1732 +                      vel = ((*sdi)->getVel() - vh) * h + ah;    
1733 +                    if (doAngularPart)
1734 +                      vel = ((*sdi)->getVel() - cross(omegah, rPos)) * h + cross(bh, rPos);    
1735 +
1736 +                    (*sdi)->setVel(vel);
1737 +                    if (rnemdFluxType_ == rnemdFullKE) {
1738 +                      if ((*sdi)->isDirectional()) {
1739 +                        Vector3d angMom = (*sdi)->getJ() * h;
1740 +                        (*sdi)->setJ(angMom);
1741 +                      }
1742 +                    }
1743 +                  }
1744 +                  successfulExchange = true;
1745 +                  kineticExchange_ += kineticTarget_;
1746 +                  momentumExchange_ += momentumTarget_;
1747 +                  angularMomentumExchange_ += angularMomentumTarget_;
1748 +                }
1749 +              }
1750 +            }
1751 +          }
1752 +        }
1753 +      }
1754 +    }
1755 +    if (successfulExchange != true) {
1756 +      sprintf(painCave.errMsg,
1757 +              "RNEMD::doVSS exchange NOT performed - roots that solve\n"
1758 +              "\tthe constraint equations may not exist or there may be\n"
1759 +              "\tno selected objects in one or both slabs.\n");
1760 +      painCave.isFatal = 0;
1761 +      painCave.severity = OPENMD_INFO;
1762 +      simError();        
1763 +      failTrialCount_++;
1764 +    }
1765 +  }
1766 +
1767 +  RealType RNEMD::getDividingArea() {
1768 +
1769 +    if (hasDividingArea_) return dividingArea_;
1770 +
1771 +    RealType areaA, areaB;
1772 +    Snapshot* snap = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1773 +
1774 +    if (hasSelectionA_) {
1775 +
1776 +      if (evaluatorA_.hasSurfaceArea())
1777 +        areaA = evaluatorA_.getSurfaceArea();
1778 +      else {
1779 +        
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 +        areaA = surfaceMeshA->getArea();
1792 +        delete surfaceMeshA;
1793 + #else
1794 +        sprintf( painCave.errMsg,
1795 +               "RNEMD::getDividingArea : Hull calculation is not possible\n"
1796 +                 "\twithout libqhull. Please rebuild OpenMD with qhull enabled.");
1797 +        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
1798 +        painCave.isFatal = 1;
1799 +        simError();
1800 + #endif
1801 +      }
1802 +
1803 +    } else {
1804 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1805 +        // in periodic boundaries, the surface area is twice the x-y
1806 +        // area of the current box:
1807 +        areaA = 2.0 * snap->getXYarea();
1808 +      } else {
1809 +        // in non-periodic simulations, without explicitly setting
1810 +        // selections, the sphere radius sets the surface area of the
1811 +        // dividing surface:
1812 +        areaA = 4.0 * M_PI * pow(sphereARadius_, 2);
1813 +      }
1814 +    }
1815 +
1816 +    if (hasSelectionB_) {
1817 +      if (evaluatorB_.hasSurfaceArea()) {
1818 +        areaB = evaluatorB_.getSurfaceArea();
1819 +      } else {
1820 +
1821 +        int isd;
1822 +        StuntDouble* sd;
1823 +        vector<StuntDouble*> bSites;
1824 +        seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
1825 +        for (sd = seleManB_.beginSelected(isd); sd != NULL;
1826 +             sd = seleManB_.nextSelected(isd)) {
1827 +          bSites.push_back(sd);
1828 +        }
1829 +        
1830 + #if defined(HAVE_QHULL)
1831 +        ConvexHull* surfaceMeshB = new ConvexHull();    
1832 +        surfaceMeshB->computeHull(bSites);
1833 +        areaB = surfaceMeshB->getArea();
1834 +        delete surfaceMeshB;
1835 + #else
1836 +        sprintf( painCave.errMsg,
1837 +                 "RNEMD::getDividingArea : Hull calculation is not possible\n"
1838 +                 "\twithout libqhull. Please rebuild OpenMD with qhull enabled.");
1839 +        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
1840 +        painCave.isFatal = 1;
1841 +        simError();
1842 + #endif
1843 +      }
1844 +      
1845 +    } else {
1846 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1847 +        // in periodic boundaries, the surface area is twice the x-y
1848 +        // area of the current box:
1849 +        areaB = 2.0 * snap->getXYarea();
1850 +      } else {
1851 +        // in non-periodic simulations, without explicitly setting
1852 +        // selections, but if a sphereBradius has been set, just use that:
1853 +        areaB = 4.0 * M_PI * pow(sphereBRadius_, 2);
1854 +      }
1855 +    }
1856 +      
1857 +    dividingArea_ = min(areaA, areaB);
1858 +    hasDividingArea_ = true;
1859 +    return dividingArea_;
1860 +  }
1861 +  
1862 +  void RNEMD::doRNEMD() {
1863 +    if (!doRNEMD_) return;
1864 +    trialCount_++;
1865 +
1866 +    // object evaluator:
1867 +    evaluator_.loadScriptString(rnemdObjectSelection_);
1868 +    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1869 +
1870 +    evaluatorA_.loadScriptString(selectionA_);
1871 +    evaluatorB_.loadScriptString(selectionB_);
1872 +
1873 +    seleManA_.setSelectionSet(evaluatorA_.evaluate());
1874 +    seleManB_.setSelectionSet(evaluatorB_.evaluate());
1875 +
1876 +    commonA_ = seleManA_ & seleMan_;
1877 +    commonB_ = seleManB_ & seleMan_;
1878 +
1879 +    // Target exchange quantities (in each exchange) = dividingArea * dt * flux
1880 +    // dt = exchange time interval
1881 +    // flux = target flux
1882 +    // dividingArea = smallest dividing surface between the two regions
1883 +
1884 +    hasDividingArea_ = false;
1885 +    RealType area = getDividingArea();
1886 +
1887 +    kineticTarget_ = kineticFlux_ * exchangeTime_ * area;
1888 +    momentumTarget_ = momentumFluxVector_ * exchangeTime_ * area;
1889 +    angularMomentumTarget_ = angularMomentumFluxVector_ * exchangeTime_ * area;
1890 +
1891 +    switch(rnemdMethod_) {
1892 +    case rnemdSwap:
1893 +      doSwap(commonA_, commonB_);
1894 +      break;
1895 +    case rnemdNIVS:
1896 +      doNIVS(commonA_, commonB_);
1897 +      break;
1898 +    case rnemdVSS:
1899 +      doVSS(commonA_, commonB_);
1900 +      break;
1901 +    case rnemdUnkownMethod:
1902 +    default :
1903 +      break;
1904 +    }
1905 +  }
1906 +
1907 +  void RNEMD::collectData() {
1908 +    if (!doRNEMD_) return;
1909 +    Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1910 +
1911 +    // collectData can be called more frequently than the doRNEMD, so use the
1912 +    // computed area from the last exchange time:
1913 +    RealType area = getDividingArea();
1914 +    areaAccumulator_->add(area);
1915 +    Mat3x3d hmat = currentSnap_->getHmat();
1916 +    Vector3d u = angularMomentumFluxVector_;
1917 +    u.normalize();
1918 +
1919 +    seleMan_.setSelectionSet(evaluator_.evaluate());
1920 +
1921 +    int selei(0);
1922 +    StuntDouble* sd;
1923 +    int binNo;
1924 +    RealType mass;
1925 +    Vector3d vel;
1926 +    Vector3d rPos;
1927 +    RealType KE;
1928 +    Vector3d L;
1929 +    Mat3x3d I;
1930 +    RealType r2;
1931 +
1932 +    vector<RealType> binMass(nBins_, 0.0);
1933 +    vector<Vector3d> binP(nBins_, V3Zero);
1934 +    vector<RealType> binOmega(nBins_, 0.0);
1935 +    vector<Vector3d> binL(nBins_, V3Zero);
1936 +    vector<Mat3x3d>  binI(nBins_);
1937 +    vector<RealType> binKE(nBins_, 0.0);
1938 +    vector<int> binDOF(nBins_, 0);
1939 +    vector<int> binCount(nBins_, 0);
1940 +
1941 +    // alternative approach, track all molecules instead of only those
1942 +    // selected for scaling/swapping:
1943 +    /*
1944 +      SimInfo::MoleculeIterator miter;
1945 +      vector<StuntDouble*>::iterator iiter;
1946 +      Molecule* mol;
1947 +      StuntDouble* sd;
1948 +      for (mol = info_->beginMolecule(miter); mol != NULL;
1949 +      mol = info_->nextMolecule(miter))
1950 +      sd is essentially sd
1951 +      for (sd = mol->beginIntegrableObject(iiter);
1952 +      sd != NULL;
1953 +      sd = mol->nextIntegrableObject(iiter))
1954 +    */
1955 +
1956 +    for (sd = seleMan_.beginSelected(selei); sd != NULL;
1957 +         sd = seleMan_.nextSelected(selei)) {    
1958 +    
1959 +      Vector3d pos = sd->getPos();
1960 +
1961 +      // wrap the stuntdouble's position back into the box:
1962 +      
1963 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
1964 +        currentSnap_->wrapVector(pos);
1965 +        // which bin is this stuntdouble in?
1966 +        // wrapped positions are in the range [-0.5*hmat(2,2), +0.5*hmat(2,2)]
1967 +        // Shift molecules by half a box to have bins start at 0
1968 +        // The modulo operator is used to wrap the case when we are
1969 +        // beyond the end of the bins back to the beginning.
1970 +        binNo = int(nBins_ * (pos.z() / hmat(2,2) + 0.5)) % nBins_;
1971 +      } else {
1972 +        Vector3d rPos = pos - coordinateOrigin_;
1973 +        binNo = int(rPos.length() / binWidth_);
1974 +      }
1975 +
1976 +      mass = sd->getMass();
1977 +      vel = sd->getVel();
1978 +      rPos = sd->getPos() - coordinateOrigin_;
1979 +      KE = 0.5 * mass * vel.lengthSquare();
1980 +      L = mass * cross(rPos, vel);
1981 +      I = outProduct(rPos, rPos) * mass;
1982 +      r2 = rPos.lengthSquare();
1983 +      I(0, 0) += mass * r2;
1984 +      I(1, 1) += mass * r2;
1985 +      I(2, 2) += mass * r2;
1986 +
1987 +      // Project the relative position onto a plane perpendicular to
1988 +      // the angularMomentumFluxVector:
1989 +      // Vector3d rProj = rPos - dot(rPos, u) * u;
1990 +      // Project the velocity onto a plane perpendicular to the
1991 +      // angularMomentumFluxVector:
1992 +      // Vector3d vProj = vel  - dot(vel, u) * u;
1993 +      // Compute angular velocity vector (should be nearly parallel to
1994 +      // angularMomentumFluxVector
1995 +      // Vector3d aVel = cross(rProj, vProj);
1996 +
1997 +      if (binNo >= 0 && binNo < nBins_)  {
1998 +        binCount[binNo]++;
1999 +        binMass[binNo] += mass;
2000 +        binP[binNo] += mass*vel;
2001 +        binKE[binNo] += KE;
2002 +        binI[binNo] += I;
2003 +        binL[binNo] += L;
2004 +        binDOF[binNo] += 3;
2005 +        
2006 +        if (sd->isDirectional()) {
2007 +          Vector3d angMom = sd->getJ();
2008 +          Mat3x3d Ia = sd->getI();
2009 +          if (sd->isLinear()) {
2010 +            int i = sd->linearAxis();
2011 +            int j = (i + 1) % 3;
2012 +            int k = (i + 2) % 3;
2013 +            binKE[binNo] += 0.5 * (angMom[j] * angMom[j] / Ia(j, j) +
2014 +                                   angMom[k] * angMom[k] / Ia(k, k));
2015 +            binDOF[binNo] += 2;
2016 +          } else {
2017 +            binKE[binNo] += 0.5 * (angMom[0] * angMom[0] / Ia(0, 0) +
2018 +                                   angMom[1] * angMom[1] / Ia(1, 1) +
2019 +                                   angMom[2] * angMom[2] / Ia(2, 2));
2020 +            binDOF[binNo] += 3;
2021 +          }
2022 +        }
2023 +      }
2024 +    }
2025 +
2026 + #ifdef IS_MPI
2027 +
2028 +    for (int i = 0; i < nBins_; i++) {
2029 +      
2030 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binCount[i],
2031 +                    1, MPI_INT, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2032 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binMass[i],
2033 +                    1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2034 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, binP[i].getArrayPointer(),
2035 +                    3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2036 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, binL[i].getArrayPointer(),
2037 +                    3, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2038 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, binI[i].getArrayPointer(),
2039 +                    9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2040 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binKE[i],
2041 +                    1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2042 +      MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binDOF[i],
2043 +                    1, MPI_INT, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2044 +      //MPI_Allreduce(MPI_IN_PLACE, &binOmega[i],
2045 +      //                          1, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
2046 +    }
2047 +    
2048 + #endif
2049 +
2050 +    Vector3d omega;
2051 +    RealType den;
2052 +    RealType temp;
2053 +    RealType z;
2054 +    RealType r;
2055 +    for (int i = 0; i < nBins_; i++) {
2056 +      if (usePeriodicBoundaryConditions_) {
2057 +        z = (((RealType)i + 0.5) / (RealType)nBins_) * hmat(2,2);
2058 +        den = binMass[i] * nBins_ * PhysicalConstants::densityConvert
2059 +          / currentSnap_->getVolume() ;
2060 +      } else {
2061 +        r = (((RealType)i + 0.5) * binWidth_);
2062 +        RealType rinner = (RealType)i * binWidth_;
2063 +        RealType router = (RealType)(i+1) * binWidth_;
2064 +        den = binMass[i] * 3.0 * PhysicalConstants::densityConvert
2065 +          / (4.0 * M_PI * (pow(router,3) - pow(rinner,3)));
2066 +      }
2067 +      vel = binP[i] / binMass[i];
2068 +
2069 +      omega = binI[i].inverse() * binL[i];
2070 +
2071 +      // omega = binOmega[i] / binCount[i];
2072 +
2073 +      if (binCount[i] > 0) {
2074 +        // only add values if there are things to add
2075 +        temp = 2.0 * binKE[i] / (binDOF[i] * PhysicalConstants::kb *
2076 +                                 PhysicalConstants::energyConvert);
2077 +        
2078 +        for (unsigned int j = 0; j < outputMask_.size(); ++j) {
2079 +          if(outputMask_[j]) {
2080 +            switch(j) {
2081 +            case Z:
2082 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(z);
2083 +              break;
2084 +            case R:
2085 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(r);
2086 +              break;
2087 +            case TEMPERATURE:
2088 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(temp);
2089 +              break;
2090 +            case VELOCITY:
2091 +              dynamic_cast<VectorAccumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(vel);
2092 +              break;
2093 +            case ANGULARVELOCITY:  
2094 +              dynamic_cast<VectorAccumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(omega);
2095 +              break;
2096 +            case DENSITY:
2097 +              dynamic_cast<Accumulator *>(data_[j].accumulator[i])->add(den);
2098 +              break;
2099 +            }
2100 +          }
2101 +        }
2102 +      }
2103 +    }
2104 +    hasData_ = true;
2105 +  }
2106 +
2107 +  void RNEMD::getStarted() {
2108 +    if (!doRNEMD_) return;
2109 +    hasDividingArea_ = false;
2110 +    collectData();
2111 +    writeOutputFile();
2112 +  }
2113 +
2114 +  void RNEMD::parseOutputFileFormat(const std::string& format) {
2115 +    if (!doRNEMD_) return;
2116 +    StringTokenizer tokenizer(format, " ,;|\t\n\r");
2117 +    
2118 +    while(tokenizer.hasMoreTokens()) {
2119 +      std::string token(tokenizer.nextToken());
2120 +      toUpper(token);
2121 +      OutputMapType::iterator i = outputMap_.find(token);
2122 +      if (i != outputMap_.end()) {
2123 +        outputMask_.set(i->second);
2124 +      } else {
2125 +        sprintf( painCave.errMsg,
2126 +                 "RNEMD::parseOutputFileFormat: %s is not a recognized\n"
2127 +                 "\toutputFileFormat keyword.\n", token.c_str() );
2128 +        painCave.isFatal = 0;
2129 +        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
2130 +        simError();            
2131 +      }
2132 +    }
2133 +  }
2134 +  
2135 +  void RNEMD::writeOutputFile() {
2136 +    if (!doRNEMD_) return;
2137 +    if (!hasData_) return;
2138 +    
2139 + #ifdef IS_MPI
2140      // If we're the root node, should we print out the results
2141 <    int worldRank = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();
2141 >    int worldRank;
2142 >    MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &worldRank);
2143 >
2144      if (worldRank == 0) {
2145   #endif
2146 <      
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";
2146 >      rnemdFile_.open(rnemdFileName_.c_str(), std::ios::out | std::ios::trunc );
2147        
2148 +      if( !rnemdFile_ ){        
2149 +        sprintf( painCave.errMsg,
2150 +                 "Could not open \"%s\" for RNEMD output.\n",
2151 +                 rnemdFileName_.c_str());
2152 +        painCave.isFatal = 1;
2153 +        simError();
2154 +      }
2155 +
2156 +      Snapshot* currentSnap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
2157 +
2158 +      RealType time = currentSnap_->getTime();
2159 +      RealType avgArea;
2160 +      areaAccumulator_->getAverage(avgArea);
2161 +
2162 +      RealType Jz(0.0);
2163 +      Vector3d JzP(V3Zero);
2164 +      Vector3d JzL(V3Zero);
2165 +      if (time >= info_->getSimParams()->getDt()) {
2166 +        Jz = kineticExchange_ / (time * avgArea)
2167 +          / PhysicalConstants::energyConvert;
2168 +        JzP = momentumExchange_ / (time * avgArea);
2169 +        JzL = angularMomentumExchange_ / (time * avgArea);
2170 +      }
2171 +
2172 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2173 +      rnemdFile_ << "# RNEMD {\n";
2174 +
2175 +      map<string, RNEMDMethod>::iterator mi;
2176 +      for(mi = stringToMethod_.begin(); mi != stringToMethod_.end(); ++mi) {
2177 +        if ( (*mi).second == rnemdMethod_)
2178 +          rnemdFile_ << "#    exchangeMethod  = \"" << (*mi).first << "\";\n";
2179 +      }
2180 +      map<string, RNEMDFluxType>::iterator fi;
2181 +      for(fi = stringToFluxType_.begin(); fi != stringToFluxType_.end(); ++fi) {
2182 +        if ( (*fi).second == rnemdFluxType_)
2183 +          rnemdFile_ << "#    fluxType  = \"" << (*fi).first << "\";\n";
2184 +      }
2185 +      
2186 +      rnemdFile_ << "#    exchangeTime = " << exchangeTime_ << ";\n";
2187 +
2188 +      rnemdFile_ << "#    objectSelection = \""
2189 +                 << rnemdObjectSelection_ << "\";\n";
2190 +      rnemdFile_ << "#    selectionA = \"" << selectionA_ << "\";\n";
2191 +      rnemdFile_ << "#    selectionB = \"" << selectionB_ << "\";\n";
2192 +      rnemdFile_ << "# }\n";
2193 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2194 +      rnemdFile_ << "# RNEMD report:\n";      
2195 +      rnemdFile_ << "#      running time = " << time << " fs\n";
2196 +      rnemdFile_ << "# Target flux:\n";
2197 +      rnemdFile_ << "#           kinetic = "
2198 +                 << kineticFlux_ / PhysicalConstants::energyConvert
2199 +                 << " (kcal/mol/A^2/fs)\n";
2200 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumFluxVector_
2201 +                 << " (amu/A/fs^2)\n";
2202 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumFluxVector_
2203 +                 << " (amu/A^2/fs^2)\n";
2204 +      rnemdFile_ << "# Target one-time exchanges:\n";
2205 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = "
2206 +                 << kineticTarget_ / PhysicalConstants::energyConvert
2207 +                 << " (kcal/mol)\n";
2208 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumTarget_
2209 +                 << " (amu*A/fs)\n";
2210 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumTarget_
2211 +                 << " (amu*A^2/fs)\n";
2212 +      rnemdFile_ << "# Actual exchange totals:\n";
2213 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = "
2214 +                 << kineticExchange_ / PhysicalConstants::energyConvert
2215 +                 << " (kcal/mol)\n";
2216 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << momentumExchange_
2217 +                 << " (amu*A/fs)\n";      
2218 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << angularMomentumExchange_
2219 +                 << " (amu*A^2/fs)\n";      
2220 +      rnemdFile_ << "# Actual flux:\n";
2221 +      rnemdFile_ << "#          kinetic = " << Jz
2222 +                 << " (kcal/mol/A^2/fs)\n";
2223 +      rnemdFile_ << "#          momentum = " << JzP
2224 +                 << " (amu/A/fs^2)\n";
2225 +      rnemdFile_ << "#  angular momentum = " << JzL
2226 +                 << " (amu/A^2/fs^2)\n";
2227 +      rnemdFile_ << "# Exchange statistics:\n";
2228 +      rnemdFile_ << "#               attempted = " << trialCount_ << "\n";
2229 +      rnemdFile_ << "#                  failed = " << failTrialCount_ << "\n";
2230 +      if (rnemdMethod_ == rnemdNIVS) {
2231 +        rnemdFile_ << "#  NIVS root-check errors = "
2232 +                   << failRootCount_ << "\n";
2233 +      }
2234 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2235 +      
2236 +      
2237 +      
2238 +      //write title
2239 +      rnemdFile_ << "#";
2240 +      for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2241 +        if (outputMask_[i]) {
2242 +          rnemdFile_ << "\t" << data_[i].title <<
2243 +            "(" << data_[i].units << ")";
2244 +          // add some extra tabs for column alignment
2245 +          if (data_[i].dataType == "Vector3d") rnemdFile_ << "\t\t";
2246 +        }
2247 +      }
2248 +      rnemdFile_ << std::endl;
2249 +      
2250 +      rnemdFile_.precision(8);
2251 +      
2252 +      for (int j = 0; j < nBins_; j++) {        
2253 +        
2254 +        for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2255 +          if (outputMask_[i]) {
2256 +            if (data_[i].dataType == "RealType")
2257 +              writeReal(i,j);
2258 +            else if (data_[i].dataType == "Vector3d")
2259 +              writeVector(i,j);
2260 +            else {
2261 +              sprintf( painCave.errMsg,
2262 +                       "RNEMD found an unknown data type for: %s ",
2263 +                       data_[i].title.c_str());
2264 +              painCave.isFatal = 1;
2265 +              simError();
2266 +            }
2267 +          }
2268 +        }
2269 +        rnemdFile_ << std::endl;
2270 +        
2271 +      }        
2272 +
2273 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2274 +      rnemdFile_ << "# 95% confidence intervals in those quantities follow:\n";
2275 +      rnemdFile_ << "#######################################################\n";
2276 +
2277 +
2278 +      for (int j = 0; j < nBins_; j++) {        
2279 +        rnemdFile_ << "#";
2280 +        for (unsigned int i = 0; i < outputMask_.size(); ++i) {
2281 +          if (outputMask_[i]) {
2282 +            if (data_[i].dataType == "RealType")
2283 +              writeRealErrorBars(i,j);
2284 +            else if (data_[i].dataType == "Vector3d")
2285 +              writeVectorErrorBars(i,j);
2286 +            else {
2287 +              sprintf( painCave.errMsg,
2288 +                       "RNEMD found an unknown data type for: %s ",
2289 +                       data_[i].title.c_str());
2290 +              painCave.isFatal = 1;
2291 +              simError();
2292 +            }
2293 +          }
2294 +        }
2295 +        rnemdFile_ << std::endl;
2296 +        
2297 +      }        
2298 +      
2299 +      rnemdFile_.flush();
2300 +      rnemdFile_.close();
2301 +      
2302   #ifdef IS_MPI
2303      }
2304   #endif
2305 +    
2306    }
2307 +  
2308 +  void RNEMD::writeReal(int index, unsigned int bin) {
2309 +    if (!doRNEMD_) return;
2310 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2311 +    assert(int(bin) < nBins_);
2312 +    RealType s;
2313 +    int count;
2314 +    
2315 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2316 +    if (count == 0) return;
2317 +    
2318 +    dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->getAverage(s);
2319 +    
2320 +    if (! isinf(s) && ! isnan(s)) {
2321 +      rnemdFile_ << "\t" << s;
2322 +    } else{
2323 +      sprintf( painCave.errMsg,
2324 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s for bin %u",
2325 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2326 +      painCave.isFatal = 1;
2327 +      simError();
2328 +    }    
2329 +  }
2330 +  
2331 +  void RNEMD::writeVector(int index, unsigned int bin) {
2332 +    if (!doRNEMD_) return;
2333 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2334 +    assert(int(bin) < nBins_);
2335 +    Vector3d s;
2336 +    int count;
2337 +    
2338 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2339 +
2340 +    if (count == 0) return;
2341 +
2342 +    dynamic_cast<VectorAccumulator*>(data_[index].accumulator[bin])->getAverage(s);
2343 +    if (isinf(s[0]) || isnan(s[0]) ||
2344 +        isinf(s[1]) || isnan(s[1]) ||
2345 +        isinf(s[2]) || isnan(s[2]) ) {      
2346 +      sprintf( painCave.errMsg,
2347 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s for bin %u",
2348 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2349 +      painCave.isFatal = 1;
2350 +      simError();
2351 +    } else {
2352 +      rnemdFile_ << "\t" << s[0] << "\t" << s[1] << "\t" << s[2];
2353 +    }
2354 +  }  
2355 +
2356 +  void RNEMD::writeRealErrorBars(int index, unsigned int bin) {
2357 +    if (!doRNEMD_) return;
2358 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2359 +    assert(int(bin) < nBins_);
2360 +    RealType s;
2361 +    int count;
2362 +    
2363 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2364 +    if (count == 0) return;
2365 +    
2366 +    dynamic_cast<Accumulator *>(data_[index].accumulator[bin])->get95percentConfidenceInterval(s);
2367 +    
2368 +    if (! isinf(s) && ! isnan(s)) {
2369 +      rnemdFile_ << "\t" << s;
2370 +    } else{
2371 +      sprintf( painCave.errMsg,
2372 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s std. dev. for bin %u",
2373 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2374 +      painCave.isFatal = 1;
2375 +      simError();
2376 +    }    
2377 +  }
2378 +  
2379 +  void RNEMD::writeVectorErrorBars(int index, unsigned int bin) {
2380 +    if (!doRNEMD_) return;
2381 +    assert(index >=0 && index < ENDINDEX);
2382 +    assert(int(bin) < nBins_);
2383 +    Vector3d s;
2384 +    int count;
2385 +    
2386 +    count = data_[index].accumulator[bin]->count();
2387 +    if (count == 0) return;
2388 +
2389 +    dynamic_cast<VectorAccumulator*>(data_[index].accumulator[bin])->get95percentConfidenceInterval(s);
2390 +    if (isinf(s[0]) || isnan(s[0]) ||
2391 +        isinf(s[1]) || isnan(s[1]) ||
2392 +        isinf(s[2]) || isnan(s[2]) ) {      
2393 +      sprintf( painCave.errMsg,
2394 +               "RNEMD detected a numerical error writing: %s std. dev. for bin %u",
2395 +               data_[index].title.c_str(), bin);
2396 +      painCave.isFatal = 1;
2397 +      simError();
2398 +    } else {
2399 +      rnemdFile_ << "\t" << s[0] << "\t" << s[1] << "\t" << s[2];
2400 +    }
2401 +  }  
2402   }
2403 +

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 2071 by gezelter, Sat Mar 7 21:41:51 2015 UTC

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