source: palm/trunk/SOURCE/data_output_ptseries.f90 @ 2716

Last change on this file since 2716 was 2716, checked in by kanani, 4 years ago

Correction of "Former revisions" section

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 16.7 KB
Line 
1!> @file data_output_ptseries.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2017 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: data_output_ptseries.f90 2716 2017-12-29 16:35:59Z kanani $
27! Corrected "Former revisions" section
28!
29! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
30! Change in file header (GPL part)
31!
32! 2312 2017-07-14 20:26:51Z hoffmann
33! SGS velocities also possible for curvature_solution_effects = .TRUE.
34!
35! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
36! Forced header and separation lines into 80 columns
37!
38! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
39! curvature_solution_effects moved to particle_attributes
40!
41! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
42! netcdf module name changed + related changes
43!
44! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
45! Code annotations made doxygen readable
46!
47! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
48! New particle structure integrated.
49!
50! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
51! REAL constants provided with KIND-attribute
52!
53! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
54! -netcdf output queries
55!
56! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
57! ONLY-attribute added to USE-statements,
58! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
59! kinds are defined in new module kinds,
60! revision history before 2012 removed,
61! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
62! all variable declaration statements
63!
64! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
65! barrier argument removed from cpu_log,
66! module interfaces removed
67!
68! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
69! code put under GPL (PALM 3.9)
70!
71! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
72! mean/minimum/maximum particle radius added as output quantity,
73! particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed rvar1|2|3
74!
75! Revision 1.1  2006/08/04 14:24:18  raasch
76! Initial revision
77!
78!
79! Description:
80! ------------
81!> Output of particle data timeseries in NetCDF format.
82!------------------------------------------------------------------------------!
83 SUBROUTINE data_output_ptseries
84
85
86    USE control_parameters,                                                    &
87        ONLY:  dopts_time_count, time_since_reference_point
88
89    USE cpulog,                                                                &
90        ONLY:  cpu_log, log_point
91
92    USE indices,                                                               &
93        ONLY: nxl, nxr, nys, nyn, nzb, nzt
94
95    USE kinds
96
97#if defined( __netcdf )
98    USE NETCDF
99#endif
100
101    USE netcdf_interface,                                                      &
102        ONLY:  dopts_num, id_set_pts, id_var_dopts, id_var_time_pts, nc_stat,  &
103               netcdf_handle_error
104
105    USE particle_attributes,                                                   &
106        ONLY:  grid_particles, number_of_particles, number_of_particle_groups, &
107               particles, prt_count
108
109    USE pegrid
110
111    IMPLICIT NONE
112
113
114    INTEGER(iwp) ::  i    !<
115    INTEGER(iwp) ::  inum !<
116    INTEGER(iwp) ::  j    !<
117    INTEGER(iwp) ::  jg   !<
118    INTEGER(iwp) ::  k    !<
119    INTEGER(iwp) ::  n    !<
120
121    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  pts_value   !<
122    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  pts_value_l !<
123
124
125    CALL cpu_log( log_point(36), 'data_output_ptseries', 'start' )
126
127    IF ( myid == 0 )  THEN
128!
129!--    Open file for time series output in NetCDF format
130       dopts_time_count = dopts_time_count + 1
131       CALL check_open( 109 )
132#if defined( __netcdf )
133!
134!--    Update the particle time series time axis
135       nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_pts, id_var_time_pts,      &
136                               (/ time_since_reference_point /), &
137                               start = (/ dopts_time_count /), count = (/ 1 /) )
138       CALL netcdf_handle_error( 'data_output_ptseries', 391 )
139#endif
140
141    ENDIF
142
143    ALLOCATE( pts_value(0:number_of_particle_groups,dopts_num), &
144              pts_value_l(0:number_of_particle_groups,dopts_num) )
145
146    pts_value_l = 0.0_wp
147    pts_value_l(:,16) = 9999999.9_wp    ! for calculation of minimum radius
148
149!
150!-- Calculate or collect the particle time series quantities for all particles
151!-- and seperately for each particle group (if there is more than one group)
152    DO  i = nxl, nxr
153       DO  j = nys, nyn
154          DO  k = nzb, nzt
155             number_of_particles = prt_count(k,j,i)
156             IF (number_of_particles <= 0)  CYCLE
157             particles => grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
158             DO  n = 1, number_of_particles
159
160                IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN  ! Restrict analysis to active particles
161
162                   pts_value_l(0,1)  = pts_value_l(0,1) + 1.0_wp  ! total # of particles
163                   pts_value_l(0,2)  = pts_value_l(0,2) +                      &
164                          ( particles(n)%x - particles(n)%origin_x )  ! mean x
165                   pts_value_l(0,3)  = pts_value_l(0,3) +                      &
166                          ( particles(n)%y - particles(n)%origin_y )  ! mean y
167                   pts_value_l(0,4)  = pts_value_l(0,4) +                      &
168                          ( particles(n)%z - particles(n)%origin_z )  ! mean z
169                   pts_value_l(0,5)  = pts_value_l(0,5) + particles(n)%z        ! mean z (absolute)
170                   pts_value_l(0,6)  = pts_value_l(0,6) + particles(n)%speed_x  ! mean u
171                   pts_value_l(0,7)  = pts_value_l(0,7) + particles(n)%speed_y  ! mean v
172                   pts_value_l(0,8)  = pts_value_l(0,8) + particles(n)%speed_z  ! mean w
173                   pts_value_l(0,9)  = pts_value_l(0,9)  + particles(n)%rvar1 ! mean sgsu
174                   pts_value_l(0,10) = pts_value_l(0,10) + particles(n)%rvar2 ! mean sgsv
175                   pts_value_l(0,11) = pts_value_l(0,11) + particles(n)%rvar3 ! mean sgsw
176                   IF ( particles(n)%speed_z > 0.0_wp )  THEN
177                      pts_value_l(0,12) = pts_value_l(0,12) + 1.0_wp  ! # of upward moving prts
178                      pts_value_l(0,13) = pts_value_l(0,13) +                  &
179                                              particles(n)%speed_z ! mean w upw.
180                   ELSE
181                      pts_value_l(0,14) = pts_value_l(0,14) +                  &
182                                              particles(n)%speed_z ! mean w down
183                   ENDIF
184                   pts_value_l(0,15) = pts_value_l(0,15) + particles(n)%radius ! mean rad
185                   pts_value_l(0,16) = MIN( pts_value_l(0,16), particles(n)%radius ) ! minrad
186                   pts_value_l(0,17) = MAX( pts_value_l(0,17), particles(n)%radius ) ! maxrad
187                   pts_value_l(0,18) = pts_value_l(0,18) + 1.0_wp
188                   pts_value_l(0,19) = pts_value_l(0,18) + 1.0_wp
189!
190!--                Repeat the same for the respective particle group
191                   IF ( number_of_particle_groups > 1 )  THEN
192                      jg = particles(n)%group
193
194                      pts_value_l(jg,1)  = pts_value_l(jg,1) + 1.0_wp
195                      pts_value_l(jg,2)  = pts_value_l(jg,2) +                   &
196                           ( particles(n)%x - particles(n)%origin_x )
197                      pts_value_l(jg,3)  = pts_value_l(jg,3) +                   &
198                           ( particles(n)%y - particles(n)%origin_y )
199                      pts_value_l(jg,4)  = pts_value_l(jg,4) +                   &
200                           ( particles(n)%z - particles(n)%origin_z )
201                      pts_value_l(jg,5)  = pts_value_l(jg,5) + particles(n)%z
202                      pts_value_l(jg,6)  = pts_value_l(jg,6) + particles(n)%speed_x
203                      pts_value_l(jg,7)  = pts_value_l(jg,7) + particles(n)%speed_y
204                      pts_value_l(jg,8)  = pts_value_l(jg,8) + particles(n)%speed_z
205                      pts_value_l(jg,9)  = pts_value_l(jg,9)  + particles(n)%rvar1
206                      pts_value_l(jg,10) = pts_value_l(jg,10) + particles(n)%rvar2
207                      pts_value_l(jg,11) = pts_value_l(jg,11) + particles(n)%rvar3
208                      IF ( particles(n)%speed_z > 0.0_wp )  THEN
209                         pts_value_l(jg,12) = pts_value_l(jg,12) + 1.0_wp
210                         pts_value_l(jg,13) = pts_value_l(jg,13) + particles(n)%speed_z
211                      ELSE
212                         pts_value_l(jg,14) = pts_value_l(jg,14) + particles(n)%speed_z
213                      ENDIF
214                      pts_value_l(jg,15) = pts_value_l(jg,15) + particles(n)%radius
215                      pts_value_l(jg,16) = MIN( pts_value(jg,16), particles(n)%radius )
216                      pts_value_l(jg,17) = MAX( pts_value(jg,17), particles(n)%radius )
217                      pts_value_l(jg,18) = pts_value_l(jg,18) + 1.0_wp
218                      pts_value_l(jg,19) = pts_value_l(jg,19) + 1.0_wp
219                   ENDIF
220
221                ENDIF
222
223             ENDDO
224
225          ENDDO
226       ENDDO
227    ENDDO
228
229
230#if defined( __parallel )
231!
232!-- Sum values of the subdomains
233    inum = number_of_particle_groups + 1
234
235    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
236    CALL MPI_ALLREDUCE( pts_value_l(0,1), pts_value(0,1), 15*inum, MPI_REAL, &
237                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
238    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
239    CALL MPI_ALLREDUCE( pts_value_l(0,16), pts_value(0,16), inum, MPI_REAL, &
240                        MPI_MIN, comm2d, ierr )
241    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
242    CALL MPI_ALLREDUCE( pts_value_l(0,17), pts_value(0,17), inum, MPI_REAL, &
243                        MPI_MAX, comm2d, ierr )
244    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
245    CALL MPI_ALLREDUCE( pts_value_l(0,18), pts_value(0,18), inum, MPI_REAL, &
246                        MPI_MAX, comm2d, ierr )
247    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
248    CALL MPI_ALLREDUCE( pts_value_l(0,19), pts_value(0,19), inum, MPI_REAL, &
249                        MPI_MIN, comm2d, ierr )
250#else
251    pts_value(:,1:19) = pts_value_l(:,1:19)
252#endif
253
254!
255!-- Normalize the above calculated quantities (except min/max values) with the
256!-- total number of particles
257    IF ( number_of_particle_groups > 1 )  THEN
258       inum = number_of_particle_groups
259    ELSE
260       inum = 0
261    ENDIF
262
263    DO  j = 0, inum
264
265       IF ( pts_value(j,1) > 0.0_wp )  THEN
266
267          pts_value(j,2:15) = pts_value(j,2:15) / pts_value(j,1)
268          IF ( pts_value(j,12) > 0.0_wp  .AND.  pts_value(j,12) < 1.0_wp )  THEN
269             pts_value(j,13) = pts_value(j,13) / pts_value(j,12)
270             pts_value(j,14) = pts_value(j,14) / ( 1.0_wp - pts_value(j,12) )
271          ELSEIF ( pts_value(j,12) == 0.0_wp )  THEN
272             pts_value(j,13) = -1.0_wp
273          ELSE
274             pts_value(j,14) = -1.0_wp
275          ENDIF
276
277       ENDIF
278
279    ENDDO
280
281!
282!-- Calculate higher order moments of particle time series quantities,
283!-- seperately for each particle group (if there is more than one group)
284    DO  i = nxl, nxr
285       DO  j = nys, nyn
286          DO  k = nzb, nzt
287             number_of_particles = prt_count(k,j,i)
288             IF (number_of_particles <= 0)  CYCLE
289             particles => grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
290             DO  n = 1, number_of_particles
291
292                pts_value_l(0,20) = pts_value_l(0,20) + ( particles(n)%x - &
293                                    particles(n)%origin_x - pts_value(0,2) )**2 ! x*2
294                pts_value_l(0,21) = pts_value_l(0,21) + ( particles(n)%y - &
295                                    particles(n)%origin_y - pts_value(0,3) )**2 ! y*2
296                pts_value_l(0,22) = pts_value_l(0,22) + ( particles(n)%z - &
297                                    particles(n)%origin_z - pts_value(0,4) )**2 ! z*2
298                pts_value_l(0,23) = pts_value_l(0,23) + ( particles(n)%speed_x - &
299                                                         pts_value(0,6) )**2   ! u*2
300                pts_value_l(0,24) = pts_value_l(0,24) + ( particles(n)%speed_y - &
301                                                          pts_value(0,7) )**2   ! v*2
302                pts_value_l(0,25) = pts_value_l(0,25) + ( particles(n)%speed_z - &
303                                                          pts_value(0,8) )**2   ! w*2
304                pts_value_l(0,26) = pts_value_l(0,26) + ( particles(n)%rvar1 - &
305                                                          pts_value(0,9) )**2   ! u"2
306                pts_value_l(0,27) = pts_value_l(0,27) + ( particles(n)%rvar2 - &
307                                                          pts_value(0,10) )**2  ! v"2
308                pts_value_l(0,28) = pts_value_l(0,28) + ( particles(n)%rvar3 - &
309                                                          pts_value(0,11) )**2  ! w"2
310!
311!--             Repeat the same for the respective particle group
312                IF ( number_of_particle_groups > 1 )  THEN
313                   jg = particles(n)%group
314
315                   pts_value_l(jg,20) = pts_value_l(jg,20) + ( particles(n)%x - &
316                                       particles(n)%origin_x - pts_value(jg,2) )**2
317                   pts_value_l(jg,21) = pts_value_l(jg,21) + ( particles(n)%y - &
318                                       particles(n)%origin_y - pts_value(jg,3) )**2
319                   pts_value_l(jg,22) = pts_value_l(jg,22) + ( particles(n)%z - &
320                                       particles(n)%origin_z - pts_value(jg,4) )**2
321                   pts_value_l(jg,23) = pts_value_l(jg,23) + ( particles(n)%speed_x - &
322                                                             pts_value(jg,6) )**2
323                   pts_value_l(jg,24) = pts_value_l(jg,24) + ( particles(n)%speed_y - &
324                                                             pts_value(jg,7) )**2
325                   pts_value_l(jg,25) = pts_value_l(jg,25) + ( particles(n)%speed_z - &
326                                                             pts_value(jg,8) )**2
327                   pts_value_l(jg,26) = pts_value_l(jg,26) + ( particles(n)%rvar1 - &
328                                                             pts_value(jg,9) )**2
329                   pts_value_l(jg,27) = pts_value_l(jg,27) + ( particles(n)%rvar2 - &
330                                                             pts_value(jg,10) )**2
331                   pts_value_l(jg,28) = pts_value_l(jg,28) + ( particles(n)%rvar3 - &
332                                                             pts_value(jg,11) )**2
333                ENDIF
334
335             ENDDO
336          ENDDO
337       ENDDO
338    ENDDO
339
340    pts_value_l(0,29) = ( number_of_particles - pts_value(0,1) / numprocs )**2
341                                                 ! variance of particle numbers
342    IF ( number_of_particle_groups > 1 )  THEN
343       DO  j = 1, number_of_particle_groups
344          pts_value_l(j,29) = ( pts_value_l(j,1) - &
345                                pts_value(j,1) / numprocs )**2
346       ENDDO
347    ENDIF
348
349#if defined( __parallel )
350!
351!-- Sum values of the subdomains
352    inum = number_of_particle_groups + 1
353
354    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
355    CALL MPI_ALLREDUCE( pts_value_l(0,20), pts_value(0,20), inum*10, MPI_REAL, &
356                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
357#else
358    pts_value(:,20:29) = pts_value_l(:,20:29)
359#endif
360
361!
362!-- Normalize the above calculated quantities with the total number of
363!-- particles
364    IF ( number_of_particle_groups > 1 )  THEN
365       inum = number_of_particle_groups
366    ELSE
367       inum = 0
368    ENDIF
369
370    DO  j = 0, inum
371
372       IF ( pts_value(j,1) > 0.0_wp )  THEN
373          pts_value(j,20:28) = pts_value(j,20:28) / pts_value(j,1)
374       ENDIF
375       pts_value(j,29) = pts_value(j,29) / numprocs
376
377    ENDDO
378
379#if defined( __netcdf )
380!
381!-- Output particle time series quantities in NetCDF format
382    IF ( myid == 0 )  THEN
383       DO  j = 0, inum
384          DO  i = 1, dopts_num
385             nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_pts, id_var_dopts(i,j),  &
386                                     (/ pts_value(j,i) /),           &
387                                     start = (/ dopts_time_count /), &
388                                     count = (/ 1 /) )
389             CALL netcdf_handle_error( 'data_output_ptseries', 392 )
390          ENDDO
391       ENDDO
392    ENDIF
393#endif
394
395    DEALLOCATE( pts_value, pts_value_l )
396
397    CALL cpu_log( log_point(36), 'data_output_ptseries', 'stop' )
398
399 END SUBROUTINE data_output_ptseries
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.