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root/group/trunk/OOPSE/libmdtools/Integrator.cpp
(Generate patch)

Comparing trunk/OOPSE/libmdtools/Integrator.cpp (file contents):
Revision 597 by mmeineke, Mon Jul 14 21:28:54 2003 UTC vs.
Revision 601 by gezelter, Mon Jul 14 23:06:09 2003 UTC

# Line 27 | Line 27 | Integrator::Integrator( SimInfo *theInfo, ForceFields*
27  
28    nAtoms = info->n_atoms;
29  
30 –  std::cerr << "integ nAtoms = "  << nAtoms << "\n";
31 –
30    // check for constraints
31    
32    constrainedA    = NULL;
# Line 180 | Line 178 | void Integrator::integrate( void ){
178    int calcPot, calcStress;
179    int isError;
180  
183 –
184 –
181    tStats   = new Thermo( info );
182    statOut  = new StatWriter( info );
183    dumpOut  = new DumpWriter( info );
# Line 220 | Line 216 | void Integrator::integrate( void ){
216    MPIcheckPoint();
217   #endif // is_mpi
218  
223 –
224 –  pos  = Atom::getPosArray();
225 –  vel  = Atom::getVelArray();
226 –  frc  = Atom::getFrcArray();
227 –
219    while( currTime < runTime ){
220  
221      if( (currTime+dt) >= currStatus ){
# Line 232 | Line 223 | void Integrator::integrate( void ){
223        calcStress = 1;
224      }
225  
235 –    std::cerr << currTime << "\n";
236 –
226      integrateStep( calcPot, calcStress );
227        
228      currTime += dt;
# Line 279 | Line 268 | void Integrator::integrateStep( int calcPot, int calcS
268  
269    preMove();
270    moveA();
271 <  //if( nConstrained ) constrainA();
271 >  if( nConstrained ) constrainA();
272  
273    // calc forces
274  
# Line 295 | Line 284 | void Integrator::moveA( void ){
284  
285   void Integrator::moveA( void ){
286    
287 <  int i,j,k;
299 <  int atomIndex, aMatIndex;
287 >  int i, j;
288    DirectionalAtom* dAtom;
289 <  double Tb[3];
290 <  double ji[3];
289 >  double Tb[3], ji[3];
290 >  double A[3][3], I[3][3];
291    double angle;
292 <  double A[3][3], At[3][3];
292 >  double vel[3], pos[3], frc[3];
293 >  double mass;
294  
306 –
295    for( i=0; i<nAtoms; i++ ){
308 –    atomIndex = i * 3;
309 –    aMatIndex = i * 9;
296  
297 <    // velocity half step
298 <    for( j=atomIndex; j<(atomIndex+3); j++ )
299 <      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / atoms[i]->getMass() ) * eConvert;
297 >    atoms[i]->getVel( vel );
298 >    atoms[i]->getPos( pos );
299 >    atoms[i]->getFrc( frc );
300  
301 +    mass = atoms[i]->getMass();
302  
303 <    // position whole step    
304 <    for( j=atomIndex; j<(atomIndex+3); j++ ) pos[j] += dt * vel[j];
305 <    
303 >    for (j=0; j < 3; j++) {
304 >      // velocity half step
305 >      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / mass ) * eConvert;
306 >      // position whole step
307 >      pos[j] += dt * vel[j];
308 >    }
309  
310 +    atoms[i]->setVel( vel );
311 +    atoms[i]->setPos( pos );
312 +
313      if( atoms[i]->isDirectional() ){
314  
315        dAtom = (DirectionalAtom *)atoms[i];
316            
317        // get and convert the torque to body frame
318        
319 <      Tb[0] = dAtom->getTx();
327 <      Tb[1] = dAtom->getTy();
328 <      Tb[2] = dAtom->getTz();
329 <
319 >      dAtom->getTrq( Tb );
320        dAtom->lab2Body( Tb );
321  
322        // get the angular momentum, and propagate a half step
323 +
324 +      dAtom->getJ( ji );
325 +
326 +      for (j=0; j < 3; j++)
327 +        ji[j] += (dt2 * Tb[j]) * eConvert;
328        
334 –      ji[0] = dAtom->getJx() + ( dt2 * Tb[0] ) * eConvert;
335 –      ji[1] = dAtom->getJy() + ( dt2 * Tb[1] ) * eConvert;
336 –      ji[2] = dAtom->getJz() + ( dt2 * Tb[2] ) * eConvert;
337 –      
329        // use the angular velocities to propagate the rotation matrix a
330        // full time step
331 <      
331 >
332 >      dAtom->getA(A);
333 >      dAtom->getI(I);
334 >    
335        // rotate about the x-axis      
336 <      angle = dt2 * ji[0] / dAtom->getIxx();
337 <      this->rotate( 1, 2, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
336 >      angle = dt2 * ji[0] / I[0][0];
337 >      this->rotate( 1, 2, angle, ji, A );
338  
339        // rotate about the y-axis
340 <      angle = dt2 * ji[1] / dAtom->getIyy();
341 <      this->rotate( 2, 0, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
340 >      angle = dt2 * ji[1] / I[1][1];
341 >      this->rotate( 2, 0, angle, ji, A );
342        
343        // rotate about the z-axis
344 <      angle = dt * ji[2] / dAtom->getIzz();
345 <      this->rotate( 0, 1, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
344 >      angle = dt * ji[2] / I[2][2];
345 >      this->rotate( 0, 1, angle, ji, A);
346        
347        // rotate about the y-axis
348 <      angle = dt2 * ji[1] / dAtom->getIyy();
349 <      this->rotate( 2, 0, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
348 >      angle = dt2 * ji[1] / I[1][1];
349 >      this->rotate( 2, 0, angle, ji, A );
350        
351         // rotate about the x-axis
352 <      angle = dt2 * ji[0] / dAtom->getIxx();
353 <      this->rotate( 1, 2, angle, ji, &Amat[aMatIndex] );
352 >      angle = dt2 * ji[0] / I[0][0];
353 >      this->rotate( 1, 2, angle, ji, A );
354        
361 –      dAtom->setJx( ji[0] );
362 –      dAtom->setJy( ji[1] );
363 –      dAtom->setJz( ji[2] );
355  
356 <      std::cerr << "Amat[" << i << "]\n";
357 <      info->printMat9( &Amat[aMatIndex] );
356 >      dAtom->setJ( ji );
357 >      dAtom->setA( A  );
358            
359 <      std::cerr << "ji[" << i << "]\t"
369 <                << ji[0] << "\t"
370 <                << ji[1] << "\t"
371 <                << ji[2] << "\n";
372 <          
373 <    }
374 <    
359 >    }    
360    }
361   }
362  
363  
364   void Integrator::moveB( void ){
365 <  int i,j,k;
381 <  int atomIndex, aMatIndex;
365 >  int i, j;
366    DirectionalAtom* dAtom;
367 <  double Tb[3];
368 <  double ji[3];
367 >  double Tb[3], ji[3];
368 >  double vel[3], frc[3];
369 >  double mass;
370  
371    for( i=0; i<nAtoms; i++ ){
372 <    atomIndex = i * 3;
373 <    aMatIndex = i * 9;
372 >
373 >    atoms[i]->getVel( vel );
374 >    atoms[i]->getFrc( frc );
375  
376 <    // velocity half step
391 <    for( j=atomIndex; j<(atomIndex+3); j++ )
392 <      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / atoms[i]->getMass() ) * eConvert;
376 >    mass = atoms[i]->getMass();
377  
378 +    // velocity half step
379 +    for (j=0; j < 3; j++)
380 +      vel[j] += ( dt2 * frc[j] / mass ) * eConvert;
381 +    
382 +    atoms[i]->setVel( vel );
383  
384      if( atoms[i]->isDirectional() ){
385 <      
385 >
386        dAtom = (DirectionalAtom *)atoms[i];
398 –      
399 –      // get and convert the torque to body frame
400 –      
401 –      Tb[0] = dAtom->getTx();
402 –      Tb[1] = dAtom->getTy();
403 –      Tb[2] = dAtom->getTz();
404 –      
405 –      std::cerr << "TrqB[" << i << "]\t"
406 –                << Tb[0] << "\t"
407 –                << Tb[1] << "\t"
408 –                << Tb[2] << "\n";
387  
388 +      // get and convert the torque to body frame      
389 +
390 +      dAtom->getTrq( Tb );
391        dAtom->lab2Body( Tb );
411 –      
412 –      // get the angular momentum, and complete the angular momentum
413 –      // half step
414 –      
415 –      ji[0] = dAtom->getJx() + ( dt2 * Tb[0] ) * eConvert;
416 –      ji[1] = dAtom->getJy() + ( dt2 * Tb[1] ) * eConvert;
417 –      ji[2] = dAtom->getJz() + ( dt2 * Tb[2] ) * eConvert;
418 –      
419 –      dAtom->setJx( ji[0] );
420 –      dAtom->setJy( ji[1] );
421 –      dAtom->setJz( ji[2] );
392  
393 +      // get the angular momentum, and propagate a half step
394  
395 <      std::cerr << "Amat[" << i << "]\n";
396 <      info->printMat9( &Amat[aMatIndex] );
397 <          
398 <      std::cerr << "ji[" << i << "]\t"
399 <                << ji[0] << "\t"
400 <                << ji[1] << "\t"
401 <                << ji[2] << "\n";
395 >      dAtom->getJ( ji );
396 >
397 >      for (j=0; j < 3; j++)
398 >        ji[j] += (dt2 * Tb[j]) * eConvert;
399 >      
400 >
401 >      dAtom->setJ( ji );
402      }
403    }
433 –
404   }
405  
406   void Integrator::preMove( void ){
407 <  int i;
407 >  int i, j;
408 >  double pos[3];
409  
410    if( nConstrained ){
411  
412 <    for(i=0; i<(nAtoms*3); i++) oldPos[i] = pos[i];
413 <  }
414 < }  
412 >    for(i=0; i < nAtoms; i++) {
413 >
414 >      atoms[i]->getPos( pos );
415  
416 +      for (j = 0; j < 3; j++) {        
417 +        oldPos[3*i + j] = pos[j];
418 +      }
419 +
420 +    }
421 +  }  
422 + }
423 +
424   void Integrator::constrainA(){
425  
426    int i,j,k;
427    int done;
428 +  double posA[3], posB[3];
429 +  double velA[3], velB[3];
430    double pab[3];
431    double rab[3];
432    int a, b, ax, ay, az, bx, by, bz;
# Line 457 | Line 438 | void Integrator::constrainA(){
438    double gab;
439    int iteration;
440  
441 <  for( i=0; i<nAtoms; i++){
461 <    
441 >  for( i=0; i<nAtoms; i++){    
442      moving[i] = 0;
443      moved[i]  = 1;
444    }
# Line 482 | Line 462 | void Integrator::constrainA(){
462        bz = (b*3) + 2;
463  
464        if( moved[a] || moved[b] ){
465 <        
466 <        pab[0] = pos[ax] - pos[bx];
467 <        pab[1] = pos[ay] - pos[by];
468 <        pab[2] = pos[az] - pos[bz];
469 <
465 >        
466 >        atoms[a]->getPos( posA );
467 >        atoms[b]->getPos( posB );
468 >        
469 >        for (j = 0; j < 3; j++ )
470 >          pab[j] = posA[j] - posB[j];
471 >        
472          //periodic boundary condition
473  
474          info->wrapVector( pab );
# Line 531 | Line 513 | void Integrator::constrainA(){
513            dy = rab[1] * gab;
514            dz = rab[2] * gab;
515  
516 <          pos[ax] += rma * dx;
517 <          pos[ay] += rma * dy;
518 <          pos[az] += rma * dz;
516 >          posA[0] += rma * dx;
517 >          posA[1] += rma * dy;
518 >          posA[2] += rma * dz;
519  
520 <          pos[bx] -= rmb * dx;
539 <          pos[by] -= rmb * dy;
540 <          pos[bz] -= rmb * dz;
520 >          atoms[a]->setPos( posA );
521  
522 +          posB[0] -= rmb * dx;
523 +          posB[1] -= rmb * dy;
524 +          posB[2] -= rmb * dz;
525 +
526 +          atoms[b]->setPos( posB );
527 +
528            dx = dx / dt;
529            dy = dy / dt;
530            dz = dz / dt;
531  
532 <          vel[ax] += rma * dx;
547 <          vel[ay] += rma * dy;
548 <          vel[az] += rma * dz;
532 >          atoms[a]->getVel( velA );
533  
534 <          vel[bx] -= rmb * dx;
535 <          vel[by] -= rmb * dy;
536 <          vel[bz] -= rmb * dz;
534 >          velA[0] += rma * dx;
535 >          velA[1] += rma * dy;
536 >          velA[2] += rma * dz;
537 >
538 >          atoms[a]->setVel( velA );
539  
540 +          atoms[b]->getVel( velB );
541 +
542 +          velB[0] -= rmb * dx;
543 +          velB[1] -= rmb * dy;
544 +          velB[2] -= rmb * dz;
545 +
546 +          atoms[b]->setVel( velB );
547 +
548            moving[a] = 1;
549            moving[b] = 1;
550            done = 0;
# Line 582 | Line 576 | void Integrator::constrainB( void ){
576    
577    int i,j,k;
578    int done;
579 +  double posA[3], posB[3];
580 +  double velA[3], velB[3];
581    double vxab, vyab, vzab;
582    double rab[3];
583    int a, b, ax, ay, az, bx, by, bz;
# Line 617 | Line 613 | void Integrator::constrainB( void ){
613        bz = (b*3) + 2;
614  
615        if( moved[a] || moved[b] ){
620 –        
621 –        vxab = vel[ax] - vel[bx];
622 –        vyab = vel[ay] - vel[by];
623 –        vzab = vel[az] - vel[bz];
616  
617 <        rab[0] = pos[ax] - pos[bx];
618 <        rab[1] = pos[ay] - pos[by];
619 <        rab[2] = pos[az] - pos[bz];
620 <        
617 >        atoms[a]->getVel( velA );
618 >        atoms[b]->getVel( velB );
619 >          
620 >        vxab = velA[0] - velB[0];
621 >        vyab = velA[1] - velB[1];
622 >        vzab = velA[2] - velB[2];
623 >
624 >        atoms[a]->getPos( posA );
625 >        atoms[b]->getPos( posB );
626 >
627 >        for (j = 0; j < 3; j++)
628 >          rab[j] = posA[j] - posB[j];
629 >          
630          info->wrapVector( rab );
631          
632          rma = 1.0 / atoms[a]->getMass();
# Line 640 | Line 641 | void Integrator::constrainB( void ){
641            dx = rab[0] * gab;
642            dy = rab[1] * gab;
643            dz = rab[2] * gab;
644 <          
645 <          vel[ax] += rma * dx;
646 <          vel[ay] += rma * dy;
647 <          vel[az] += rma * dz;
644 >        
645 >          velA[0] += rma * dx;
646 >          velA[1] += rma * dy;
647 >          velA[2] += rma * dz;
648  
649 <          vel[bx] -= rmb * dx;
650 <          vel[by] -= rmb * dy;
651 <          vel[bz] -= rmb * dz;
649 >          atoms[a]->setVel( velA );
650 >
651 >          velB[0] -= rmb * dx;
652 >          velB[1] -= rmb * dy;
653 >          velB[2] -= rmb * dz;
654 >
655 >          atoms[b]->setVel( velB );
656            
657            moving[a] = 1;
658            moving[b] = 1;
# Line 663 | Line 668 | void Integrator::constrainB( void ){
668      
669      iteration++;
670    }
671 <
671 >  
672    if( !done ){
673  
674    
# Line 676 | Line 681 | void Integrator::constrainB( void ){
681  
682   }
683  
679 –
680 –
681 –
682 –
683 –
684 –
684   void Integrator::rotate( int axes1, int axes2, double angle, double ji[3],
685 <                         double A[9] ){
685 >                         double A[3][3] ){
686  
687    int i,j,k;
688    double sinAngle;
# Line 695 | Line 694 | void Integrator::rotate( int axes1, int axes2, double
694    double tempA[3][3];
695    double tempJ[3];
696  
698 –
697    // initialize the tempA
698  
699    for(i=0; i<3; i++){
700      for(j=0; j<3; j++){
701 <      tempA[j][i] = A[3*i+j];
701 >      tempA[j][i] = A[i][j];
702      }
703    }
704  
# Line 757 | Line 755 | void Integrator::rotate( int axes1, int axes2, double
755  
756    for(i=0; i<3; i++){
757      for(j=0; j<3; j++){
758 <      A[3*j+i] = 0.0;
758 >      A[j][i] = 0.0;
759        for(k=0; k<3; k++){
760 <        A[3*j+i] += tempA[i][k] * rot[j][k];
760 >        A[j][i] += tempA[i][k] * rot[j][k];
761        }
762      }
763    }

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