source: palm/trunk/SOURCE/diffusion_v_mod.f90 @ 1850

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added _mod string to several filenames to meet the naming convection for modules

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[1850]1!> @file diffusion_v_mod.f90
[1036]2!--------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
6! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
7! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
10! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
11! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
14! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
[1818]16! Copyright 1997-2016 Leibniz Universitaet Hannover
[1036]17!--------------------------------------------------------------------------------!
18!
[484]19! Current revisions:
[1]20! -----------------
[1850]21! Module renamed
[1341]22!
[1741]23!
[1321]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: diffusion_v_mod.f90 1850 2016-04-08 13:29:27Z maronga $
27!
[1741]28! 1740 2016-01-13 08:19:40Z raasch
29! unnecessary calculations of kmzm and kmzp in wall bounded parts removed
30!
[1683]31! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
32! Code annotations made doxygen readable
33!
[1341]34! 1340 2014-03-25 19:45:13Z kanani
35! REAL constants defined as wp-kind
36!
[1321]37! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]38! ONLY-attribute added to USE-statements,
39! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
40! kinds are defined in new module kinds,
41! revision history before 2012 removed,
42! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
43! all variable declaration statements
[1321]44!
[1258]45! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
46! openacc loop and loop vector clauses removed, declare create moved after
47! the FORTRAN declaration statement
48!
[1132]49! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
50! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
51! j_north
52!
[1037]53! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
54! code put under GPL (PALM 3.9)
55!
[1017]56! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
57! accelerator version (*_acc) added
58!
[1002]59! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
60! arrays comunicated by module instead of parameter list
61!
[979]62! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
63! outflow damping layer removed
64! kmxm_x/_y and kmxp_x/_y change to kmxm and kmxp
65!
[1]66! Revision 1.1  1997/09/12 06:24:01  raasch
67! Initial revision
68!
69!
70! Description:
71! ------------
[1682]72!> Diffusion term of the v-component
[1]73!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]74 MODULE diffusion_v_mod
75 
[1]76
[56]77    USE wall_fluxes_mod
78
[1]79    PRIVATE
[1015]80    PUBLIC diffusion_v, diffusion_v_acc
[1]81
82    INTERFACE diffusion_v
83       MODULE PROCEDURE diffusion_v
84       MODULE PROCEDURE diffusion_v_ij
85    END INTERFACE diffusion_v
86
[1015]87    INTERFACE diffusion_v_acc
88       MODULE PROCEDURE diffusion_v_acc
89    END INTERFACE diffusion_v_acc
90
[1]91 CONTAINS
92
93
94!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]95! Description:
96! ------------
97!> Call for all grid points
[1]98!------------------------------------------------------------------------------!
[1001]99    SUBROUTINE diffusion_v
[1]100
[1320]101       USE arrays_3d,                                                          &
102           ONLY:  ddzu, ddzw, km, tend, u, v, vsws, vswst, w
103       
104       USE control_parameters,                                                 &
105           ONLY:  constant_top_momentumflux, topography, use_surface_fluxes,   &
106                  use_top_fluxes
107       
108       USE grid_variables,                                                     &
109           ONLY:  ddx, ddy, ddy2, fxm, fxp, wall_v
110       
111       USE indices,                                                            &
112           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzb_diff_v, nzb_v_inner,      &
113                  nzb_v_outer, nzt, nzt_diff
114       
115       USE kinds
[1]116
117       IMPLICIT NONE
118
[1682]119       INTEGER(iwp) ::  i     !<
120       INTEGER(iwp) ::  j     !<
121       INTEGER(iwp) ::  k     !<
122       REAL(wp)     ::  kmxm  !<
123       REAL(wp)     ::  kmxp  !<
124       REAL(wp)     ::  kmzm  !<
125       REAL(wp)     ::  kmzp  !<
[1001]126
[1682]127       REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  vsus  !<
[1]128
[56]129!
130!--    First calculate horizontal momentum flux v'u' at vertical walls,
131!--    if neccessary
132       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
[1320]133          CALL wall_fluxes( vsus, 0.0_wp, 1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, nzb_v_inner, &
[56]134                            nzb_v_outer, wall_v )
135       ENDIF
136
[1]137       DO  i = nxl, nxr
[106]138          DO  j = nysv, nyn
[1]139!
140!--          Compute horizontal diffusion
141             DO  k = nzb_v_outer(j,i)+1, nzt
142!
143!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]144                kmxp = 0.25_wp * &
[978]145                       ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
[1340]146                kmxm = 0.25_wp * &
[978]147                       ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
[1]148
[1320]149                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
150                      & + ( kmxp * ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx         &
151                      &   + kmxp * ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy         &
152                      &   - kmxm * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx             &
153                      &   - kmxm * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy             &
154                      &   ) * ddx                                              &
[1340]155                      & + 2.0_wp * (                                           &
[1320]156                      &           km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) )      &
157                      &         - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i) - v(k,j-1,i) )      &
[1340]158                      &            ) * ddy2
[1]159             ENDDO
160
161!
162!--          Wall functions at the left and right walls, respectively
[1340]163             IF ( wall_v(j,i) /= 0.0_wp )  THEN
[51]164
[1]165                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzb_v_outer(j,i)
[1340]166                   kmxp = 0.25_wp *                                            &
[978]167                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
[1340]168                   kmxm = 0.25_wp *                                            &
[978]169                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
170                   
[1]171                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
[1340]172                                 + 2.0_wp * (                                  &
[1]173                                       km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) &
174                                     - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i) - v(k,j-1,i) ) &
[1340]175                                            ) * ddy2                           &
[1]176                                 + (   fxp(j,i) * (                            &
[978]177                                  kmxp * ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx   &
178                                + kmxp * ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy   &
[1]179                                                  )                            &
180                                     - fxm(j,i) * (                            &
[978]181                                  kmxm * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
182                                + kmxm * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
[1]183                                                  )                            &
[56]184                                     + wall_v(j,i) * vsus(k,j,i)               &
[1]185                                   ) * ddx
186                ENDDO
187             ENDIF
188
189!
190!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl
191!--          layer, index k starts at nzb_v_inner+2.
[102]192             DO  k = nzb_diff_v(j,i), nzt_diff
[1]193!
194!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]195                kmzp = 0.25_wp * &
[1]196                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
[1340]197                kmzm = 0.25_wp * &
[1]198                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
199
[1320]200                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
201                      & + ( kmzp * ( ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i) ) * ddzu(k+1)     &
202                      &            + ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i) ) * ddy           &
203                      &            )                                           &
204                      &   - kmzm * ( ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
205                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy       &
206                      &            )                                           &
[1]207                      &   ) * ddzw(k)
208             ENDDO
209
210!
211!--          Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
212!--          if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law
213!--          or if it is prescribed by the user.
214!--          Difference quotient of the momentum flux is not formed over
215!--          half of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the
[1320]216!--          comparison with other (LES) models showed that the values of
[1]217!--          the momentum flux becomes too large in this case.
218!--          The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
219!--          because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
220             IF ( use_surface_fluxes )  THEN
221                k = nzb_v_inner(j,i)+1
222!
223!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]224                kmzp = 0.25_wp *                                               &
[1]225                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
226
[1320]227                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
228                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i)     ) * ddy         &
229                      &   ) * ddzw(k)                                          &
230                      & + ( kmzp * ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i)     ) * ddzu(k+1)   &
231                      &   + vsws(j,i)                                          &
[1]232                      &   ) * ddzw(k)
233             ENDIF
234
[102]235!
236!--          Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
237!--          if the momentum flux at the top is prescribed by the user
[103]238             IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
[102]239                k = nzt
240!
241!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]242                kmzm = 0.25_wp *                                               &
[102]243                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
244
[1320]245                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
246                      & - ( kmzm *  ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy        &
247                      &   ) * ddzw(k)                                          &
248                      & + ( -vswst(j,i)                                        &
249                      &   - kmzm * ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)    ) * ddzu(k)    &
[102]250                      &   ) * ddzw(k)
251             ENDIF
252
[1]253          ENDDO
254       ENDDO
255
256    END SUBROUTINE diffusion_v
257
258
259!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]260! Description:
261! ------------
262!> Call for all grid points - accelerator version
[1015]263!------------------------------------------------------------------------------!
264    SUBROUTINE diffusion_v_acc
265
[1320]266       USE arrays_3d,                                                          &
267           ONLY:  ddzu, ddzw, km, tend, u, v, vsws, vswst, w
268       
269       USE control_parameters,                                                 &
270           ONLY:  constant_top_momentumflux, topography, use_surface_fluxes,   &
271                  use_top_fluxes
272       
273       USE grid_variables,                                                     &
274           ONLY:  ddx, ddy, ddy2, fxm, fxp, wall_v
275       
276       USE indices,                                                            &
277           ONLY:  i_left, i_right, j_north, j_south, nxl, nxr, nyn, nys, nzb,  &
278                  nzb_diff_v, nzb_v_inner, nzb_v_outer, nzt, nzt_diff
279       
280       USE kinds
[1015]281
282       IMPLICIT NONE
283
[1682]284       INTEGER(iwp) ::  i     !<
285       INTEGER(iwp) ::  j     !<
286       INTEGER(iwp) ::  k     !<
287       REAL(wp)     ::  kmxm  !<
288       REAL(wp)     ::  kmxp  !<
289       REAL(wp)     ::  kmzm  !<
290       REAL(wp)     ::  kmzp  !<
[1015]291
[1682]292       REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  vsus  !<
[1015]293       !$acc declare create ( vsus )
294
295!
296!--    First calculate horizontal momentum flux v'u' at vertical walls,
297!--    if neccessary
298       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
[1320]299          CALL wall_fluxes_acc( vsus, 0.0_wp, 1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp,          &
300                                nzb_v_inner, nzb_v_outer, wall_v )
[1015]301       ENDIF
302
[1320]303       !$acc kernels present ( u, v, w, km, tend, vsws, vswst )                &
304       !$acc         present ( ddzu, ddzw, fxm, fxp, wall_v )                  &
[1015]305       !$acc         present ( nzb_v_inner, nzb_v_outer, nzb_diff_v )
[1128]306       DO  i = i_left, i_right
307          DO  j = j_south, j_north
[1015]308!
309!--          Compute horizontal diffusion
310             DO  k = 1, nzt
311                IF ( k > nzb_v_outer(j,i) )  THEN
312!
313!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]314                   kmxp = 0.25_wp *                                            &
[1015]315                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
[1340]316                   kmxm = 0.25_wp *                                            &
[1015]317                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
318
319                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
320                         & + ( kmxp * ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx      &
321                         &   + kmxp * ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy      &
322                         &   - kmxm * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx          &
323                         &   - kmxm * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy          &
324                         &   ) * ddx                                           &
[1340]325                         & + 2.0_wp * (                                        &
[1015]326                         &           km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) )   &
327                         &         - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i) - v(k,j-1,i) )   &
[1340]328                         &            ) * ddy2
[1015]329                ENDIF
330             ENDDO
331
332!
333!--          Wall functions at the left and right walls, respectively
334             DO  k = 1, nzt
[1320]335                IF( k > nzb_v_inner(j,i)  .AND.  k <= nzb_v_outer(j,i)  .AND.  &
[1340]336                    wall_v(j,i) /= 0.0_wp )  THEN
[1015]337
[1340]338                   kmxp = 0.25_wp *                                            &
[1015]339                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
[1340]340                   kmxm = 0.25_wp *                                            &
[1015]341                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
342                   
343                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
[1340]344                                 + 2.0_wp * (                                  &
[1015]345                                       km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) &
346                                     - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i) - v(k,j-1,i) ) &
[1340]347                                            ) * ddy2                           &
[1015]348                                 + (   fxp(j,i) * (                            &
349                                  kmxp * ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx   &
350                                + kmxp * ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy   &
351                                                  )                            &
352                                     - fxm(j,i) * (                            &
353                                  kmxm * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
354                                + kmxm * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
355                                                  )                            &
356                                     + wall_v(j,i) * vsus(k,j,i)               &
357                                   ) * ddx
358                ENDIF
359             ENDDO
360
361!
362!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl
363!--          layer, index k starts at nzb_v_inner+2.
364             DO  k = 1, nzt_diff
365                IF ( k >= nzb_diff_v(j,i) )  THEN
366!
367!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]368                   kmzp = 0.25_wp *                                            &
[1015]369                          ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
[1340]370                   kmzm = 0.25_wp *                                            &
[1015]371                          ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
372
373                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
374                         & + ( kmzp * ( ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)&
375                         &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j-1,i) ) * ddy      &
376                         &            )                                        &
377                         &   - kmzm * ( ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)&
378                         &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy    &
379                         &            )                                        &
380                         &   ) * ddzw(k)
381                ENDIF
382             ENDDO
383
384          ENDDO
385       ENDDO
386
387!
388!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
389!--    if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law
390!--    or if it is prescribed by the user.
391!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over
392!--    half of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the
[1320]393!--    comparison with other (LES) models showed that the values of
[1015]394!--    the momentum flux becomes too large in this case.
395!--    The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
396!--    because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
397       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
398
[1128]399          DO  i = i_left, i_right
400             DO  j = j_south, j_north
[1015]401         
402                k = nzb_v_inner(j,i)+1
403!
404!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]405                kmzp = 0.25_wp *                                               &
[1015]406                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
407
[1320]408                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
409                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i)     ) * ddy         &
410                      &   ) * ddzw(k)                                          &
411                      & + ( kmzp * ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i)     ) * ddzu(k+1)   &
412                      &   + vsws(j,i)                                          &
[1015]413                      &   ) * ddzw(k)
414             ENDDO
415          ENDDO
416
417       ENDIF
418
419!
420!--    Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
421!--    if the momentum flux at the top is prescribed by the user
422       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
423
424          k = nzt
425
[1128]426          DO  i = i_left, i_right
427             DO  j = j_south, j_north
[1015]428
429!
430!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]431                kmzm = 0.25_wp *                                               &
[1015]432                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
433
[1320]434                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
435                      & - ( kmzm *  ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy        &
436                      &   ) * ddzw(k)                                          &
437                      & + ( -vswst(j,i)                                        &
438                      &   - kmzm * ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)    ) * ddzu(k)    &
[1015]439                      &   ) * ddzw(k)
440             ENDDO
441          ENDDO
442
443       ENDIF
444       !$acc end kernels
445
446    END SUBROUTINE diffusion_v_acc
447
448
449!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]450! Description:
451! ------------
452!> Call for grid point i,j
[1]453!------------------------------------------------------------------------------!
[1001]454    SUBROUTINE diffusion_v_ij( i, j )
[1]455
[1320]456       USE arrays_3d,                                                          &
457           ONLY:  ddzu, ddzw, km, tend, u, v, vsws, vswst, w
458       
459       USE control_parameters,                                                 &
460           ONLY:  constant_top_momentumflux, use_surface_fluxes, use_top_fluxes
461       
462       USE grid_variables,                                                     &
463           ONLY:  ddx, ddy, ddy2, fxm, fxp, wall_v
464       
465       USE indices,                                                            &
466           ONLY:  nzb, nzb_diff_v, nzb_v_inner, nzb_v_outer, nzt, nzt_diff
467       
468       USE kinds
[1]469
470       IMPLICIT NONE
471
[1682]472       INTEGER(iwp) ::  i     !<
473       INTEGER(iwp) ::  j     !<
474       INTEGER(iwp) ::  k     !<
475       REAL(wp)     ::  kmxm  !<
476       REAL(wp)     ::  kmxp  !<
477       REAL(wp)     ::  kmzm  !<
478       REAL(wp)     ::  kmzp  !<
[1]479
[1682]480       REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1) ::  vsus  !<
[1001]481
[1]482!
483!--    Compute horizontal diffusion
484       DO  k = nzb_v_outer(j,i)+1, nzt
485!
486!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]487          kmxp = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
488          kmxm = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
[1]489
[1320]490          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                            &
491                      & + ( kmxp * ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx         &
492                      &   + kmxp * ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy         &
493                      &   - kmxm * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx             &
494                      &   - kmxm * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy             &
495                      &   ) * ddx                                              &
[1340]496                      & + 2.0_wp * (                                           &
[1320]497                      &           km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) )      &
498                      &         - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i) - v(k,j-1,i) )      &
[1340]499                      &            ) * ddy2
[1]500       ENDDO
501
502!
503!--    Wall functions at the left and right walls, respectively
[1340]504       IF ( wall_v(j,i) /= 0.0_wp )  THEN
[51]505
506!
507!--       Calculate the horizontal momentum flux v'u'
[1320]508          CALL wall_fluxes( i, j, nzb_v_inner(j,i)+1, nzb_v_outer(j,i),        &
509                            vsus, 0.0_wp, 1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp )
[51]510
[1]511          DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzb_v_outer(j,i)
[1340]512             kmxp = 0.25_wp *                                                  &
[978]513                    ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
[1340]514             kmxm = 0.25_wp *                                                  &
[978]515                    ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
[1]516
517             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
[1340]518                                 + 2.0_wp * (                                  &
[1]519                                       km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) &
520                                     - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i) - v(k,j-1,i) ) &
[1340]521                                            ) * ddy2                           &
[1]522                                 + (   fxp(j,i) * (                            &
[978]523                                  kmxp * ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx   &
524                                + kmxp * ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy   &
[1]525                                                  )                            &
526                                     - fxm(j,i) * (                            &
[978]527                                  kmxm * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
528                                + kmxm * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
[1]529                                                  )                            &
[51]530                                     + wall_v(j,i) * vsus(k)                   &
[1]531                                   ) * ddx
532          ENDDO
533       ENDIF
534
535!
536!--    Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
537!--    index k starts at nzb_v_inner+2.
[102]538       DO  k = nzb_diff_v(j,i), nzt_diff
[1]539!
540!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]541          kmzp = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
542          kmzm = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
[1]543
[1320]544          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                            &
545                      & + ( kmzp * ( ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i) ) * ddzu(k+1)     &
546                      &            + ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i) ) * ddy           &
547                      &            )                                           &
548                      &   - kmzm * ( ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
549                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy       &
550                      &            )                                           &
[1]551                      &   ) * ddzw(k)
552       ENDDO
553
554!
555!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface, if the
556!--    momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or if it is
557!--    prescribed by the user.
558!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over half of
559!--    the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison with
[1320]560!--    other (LES) models showed that the values of the momentum flux becomes
[1]561!--    too large in this case.
562!--    The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
563!--    because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
564       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
565          k = nzb_v_inner(j,i)+1
566!
567!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]568          kmzp = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
[1]569
[1320]570          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                            &
571                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i)     ) * ddy         &
572                      &   ) * ddzw(k)                                          &
573                      & + ( kmzp * ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i)     ) * ddzu(k+1)   &
574                      &   + vsws(j,i)                                          &
[1]575                      &   ) * ddzw(k)
576       ENDIF
577
[102]578!
579!--    Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
580!--    if the momentum flux at the top is prescribed by the user
[103]581       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
[102]582          k = nzt
583!
584!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]585          kmzm = 0.25_wp * &
[102]586                 ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
587
[1320]588          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                            &
589                      & - ( kmzm *  ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy        &
590                      &   ) * ddzw(k)                                          &
591                      & + ( -vswst(j,i)                                        &
592                      &   - kmzm * ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)    ) * ddzu(k)    &
[102]593                      &   ) * ddzw(k)
594       ENDIF
595
[1]596    END SUBROUTINE diffusion_v_ij
597
[1321]598 END MODULE diffusion_v_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.