source: palm/trunk/SOURCE/diffusion_w.f90 @ 1001

Last change on this file since 1001 was 1001, checked in by raasch, 9 years ago

leapfrog timestep scheme and upstream-spline advection scheme completely removed from the code,
reading of dt_fixed from restart file removed

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 12.1 KB
Line 
1 MODULE diffusion_w_mod
2
3!------------------------------------------------------------------------------!
4! Current revisions:
5! -----------------
6! arrays comunicated by module instead of parameter list
7!
8! Former revisions:
9! -----------------
10! $Id: diffusion_w.f90 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch $
11!
12! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
13! outflow damping layer removed
14! kmxm_x/_z and kmxp_x/_z change to kmxm and kmxp
15! kmym_y/_z and kmyp_y/_z change to kmym and kmyp
16!
17! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
18! nxl-1, nxr+1, nys-1, nyn+1 replaced by nxlg, nxrg, nysg, nyng
19!
20! 366 2009-08-25 08:06:27Z raasch
21! bc_lr/bc_ns replaced by bc_lr_cyc/bc_ns_cyc
22!
23! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
24! Wall functions now include diabatic conditions, call of routine wall_fluxes,
25! z0 removed from argument list
26!
27! 20 2007-02-26 00:12:32Z raasch
28! Bugfix: ddzw dimensioned 1:nzt"+1"
29!
30! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
31!
32! Revision 1.12  2006/02/23 10:38:03  raasch
33! nzb_2d replaced by nzb_w_outer, wall functions added for all vertical walls,
34! +z0 in argument list
35! WARNING: loops containing the MAX function are still not properly vectorized!
36!
37! Revision 1.1  1997/09/12 06:24:11  raasch
38! Initial revision
39!
40!
41! Description:
42! ------------
43! Diffusion term of the w-component
44!------------------------------------------------------------------------------!
45
46    USE wall_fluxes_mod
47
48    PRIVATE
49    PUBLIC diffusion_w
50
51    INTERFACE diffusion_w
52       MODULE PROCEDURE diffusion_w
53       MODULE PROCEDURE diffusion_w_ij
54    END INTERFACE diffusion_w
55
56 CONTAINS
57
58
59!------------------------------------------------------------------------------!
60! Call for all grid points
61!------------------------------------------------------------------------------!
62    SUBROUTINE diffusion_w
63
64       USE arrays_3d
65       USE control_parameters
66       USE grid_variables
67       USE indices
68
69       IMPLICIT NONE
70
71       INTEGER ::  i, j, k
72       REAL    ::  kmxm, kmxp, kmym, kmyp
73
74       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  wsus, wsvs
75
76
77!
78!--    First calculate horizontal momentum flux w'u' and/or w'v' at vertical
79!--    walls, if neccessary
80       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
81          CALL wall_fluxes( wsus, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, nzb_w_inner, &
82                            nzb_w_outer, wall_w_x )
83          CALL wall_fluxes( wsvs, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, nzb_w_inner, &
84                            nzb_w_outer, wall_w_y )
85       ENDIF
86
87       DO  i = nxl, nxr
88          DO  j = nys, nyn
89             DO  k = nzb_w_outer(j,i)+1, nzt-1
90!
91!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
92                kmxp = 0.25 * &
93                       ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i+1) )
94                kmxm = 0.25 * &
95                       ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i-1) )
96                kmyp = 0.25 * &
97                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k+1,j+1,i) )
98                kmym = 0.25 * &
99                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
100
101                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
102                      & + ( kmxp * ( w(k,j,i+1)   - w(k,j,i)   ) * ddx         &
103                      &   + kmxp * ( u(k+1,j,i+1) - u(k,j,i+1) ) * ddzu(k+1)   &
104                      &   - kmxm * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx           &
105                      &   - kmxm * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)     &
106                      &   ) * ddx                                              &
107                      & + ( kmyp * ( w(k,j+1,i)   - w(k,j,i)   ) * ddy         &
108                      &   + kmyp * ( v(k+1,j+1,i) - v(k,j+1,i) ) * ddzu(k+1)   &
109                      &   - kmym * ( w(k,j,i)   - w(k,j-1,i) ) * ddy           &
110                      &   - kmym * ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)     &
111                      &   ) * ddy                                              &
112                      & + 2.0 * (                                              &
113                      &   km(k+1,j,i) * ( w(k+1,j,i) - w(k,j,i) ) * ddzw(k+1)  &
114                      & - km(k,j,i)   * ( w(k,j,i)   - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k)  &
115                      &         ) * ddzu(k+1)
116             ENDDO
117
118!
119!--          Wall functions at all vertical walls, where necessary
120             IF ( wall_w_x(j,i) /= 0.0  .OR.  wall_w_y(j,i) /= 0.0 )  THEN
121
122                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzb_w_outer(j,i)
123!
124!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
125                   kmxp = 0.25 * &
126                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i+1) )
127                   kmxm = 0.25 * &
128                          ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i-1) )
129                   kmyp = 0.25 * &
130                          ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k+1,j+1,i) )
131                   kmym = 0.25 * &
132                          ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
133
134                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
135                                 + (   fwxp(j,i) * (                           &
136                            kmxp * ( w(k,j,i+1)   - w(k,j,i)   ) * ddx         &
137                          + kmxp * ( u(k+1,j,i+1) - u(k,j,i+1) ) * ddzu(k+1)   &
138                                                   )                           &
139                                     - fwxm(j,i) * (                           &
140                            kmxm * ( w(k,j,i)     - w(k,j,i-1) ) * ddx         &
141                          + kmxm * ( u(k+1,j,i)   - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)   &
142                                                   )                           &
143                                     + wall_w_x(j,i) * wsus(k,j,i)             &
144                                   ) * ddx                                     &
145                                 + (   fwyp(j,i) * (                           &
146                            kmyp * ( w(k,j+1,i)   - w(k,j,i)   ) * ddy         &
147                          + kmyp * ( v(k+1,j+1,i) - v(k,j+1,i) ) * ddzu(k+1)   &
148                                                   )                           &
149                                     - fwym(j,i) * (                           &
150                            kmym * ( w(k,j,i)     - w(k,j-1,i) ) * ddy         &
151                          + kmym * ( v(k+1,j,i)   - v(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)   &
152                                                   )                           &
153                                     + wall_w_y(j,i) * wsvs(k,j,i)             &
154                                   ) * ddy                                     &
155                                 + 2.0 * (                                     &
156                           km(k+1,j,i) * ( w(k+1,j,i) - w(k,j,i) ) * ddzw(k+1) &
157                         - km(k,j,i)   * ( w(k,j,i)   - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) &
158                                         ) * ddzu(k+1)
159                ENDDO
160             ENDIF
161
162          ENDDO
163       ENDDO
164
165    END SUBROUTINE diffusion_w
166
167
168!------------------------------------------------------------------------------!
169! Call for grid point i,j
170!------------------------------------------------------------------------------!
171    SUBROUTINE diffusion_w_ij( i, j )
172
173       USE arrays_3d
174       USE control_parameters
175       USE grid_variables
176       USE indices
177
178       IMPLICIT NONE
179
180       INTEGER ::  i, j, k
181       REAL    ::  kmxm, kmxp, kmym, kmyp
182
183       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1) ::  wsus, wsvs
184
185
186       DO  k = nzb_w_outer(j,i)+1, nzt-1
187!
188!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
189          kmxp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i+1) )
190          kmxm = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i-1) )
191          kmyp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k+1,j+1,i) )
192          kmym = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
193
194          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                            &
195                      & + ( kmxp * ( w(k,j,i+1)   - w(k,j,i)   ) * ddx         &
196                      &   + kmxp * ( u(k+1,j,i+1) - u(k,j,i+1) ) * ddzu(k+1)   &
197                      &   - kmxm * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx           &
198                      &   - kmxm * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)     &
199                      &   ) * ddx                                              &
200                      & + ( kmyp * ( w(k,j+1,i)   - w(k,j,i)   ) * ddy         &
201                      &   + kmyp * ( v(k+1,j+1,i) - v(k,j+1,i) ) * ddzu(k+1)   &
202                      &   - kmym * ( w(k,j,i)   - w(k,j-1,i) ) * ddy           &
203                      &   - kmym * ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)     &
204                      &   ) * ddy                                              &
205                      & + 2.0 * (                                              &
206                      &   km(k+1,j,i) * ( w(k+1,j,i) - w(k,j,i) ) * ddzw(k+1)  &
207                      & - km(k,j,i)   * ( w(k,j,i)   - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k)  &
208                      &         ) * ddzu(k+1)
209       ENDDO
210
211!
212!--    Wall functions at all vertical walls, where necessary
213       IF ( wall_w_x(j,i) /= 0.0  .OR.  wall_w_y(j,i) /= 0.0 )  THEN
214
215!
216!--       Calculate the horizontal momentum fluxes w'u' and/or w'v'
217          IF ( wall_w_x(j,i) /= 0.0 )  THEN
218             CALL wall_fluxes( i, j, nzb_w_inner(j,i)+1, nzb_w_outer(j,i), &
219                               wsus, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 )
220          ELSE
221             wsus = 0.0
222          ENDIF
223
224          IF ( wall_w_y(j,i) /= 0.0 )  THEN
225             CALL wall_fluxes( i, j, nzb_w_inner(j,i)+1, nzb_w_outer(j,i),  &
226                               wsvs, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0 )
227          ELSE
228             wsvs = 0.0
229          ENDIF
230
231          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzb_w_outer(j,i)
232!
233!--          Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
234             kmxp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i+1) )
235             kmxm = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i)+km(k+1,j,i-1) )
236             kmyp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k+1,j+1,i) )
237             kmym = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
238
239             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
240                                 + (   fwxp(j,i) * (                           &
241                            kmxp * ( w(k,j,i+1)   - w(k,j,i)   ) * ddx         &
242                          + kmxp * ( u(k+1,j,i+1) - u(k,j,i+1) ) * ddzu(k+1)   &
243                                                   )                           &
244                                     - fwxm(j,i) * (                           &
245                            kmxm * ( w(k,j,i)     - w(k,j,i-1) ) * ddx         &
246                          + kmxm * ( u(k+1,j,i)   - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)   &
247                                                   )                           &
248                                     + wall_w_x(j,i) * wsus(k)                 &
249                                   ) * ddx                                     &
250                                 + (   fwyp(j,i) * (                           &
251                            kmyp * ( w(k,j+1,i)   - w(k,j,i)   ) * ddy         &
252                          + kmyp * ( v(k+1,j+1,i) - v(k,j+1,i) ) * ddzu(k+1)   &
253                                                   )                           &
254                                     - fwym(j,i) * (                           &
255                            kmym * ( w(k,j,i)     - w(k,j-1,i) ) * ddy         &
256                          + kmym * ( v(k+1,j,i)   - v(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)   &
257                                                   )                           &
258                                     + wall_w_y(j,i) * wsvs(k)                 &
259                                   ) * ddy                                     &
260                                 + 2.0 * (                                     &
261                           km(k+1,j,i) * ( w(k+1,j,i) - w(k,j,i) ) * ddzw(k+1) &
262                         - km(k,j,i)   * ( w(k,j,i)   - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) &
263                                         ) * ddzu(k+1)
264          ENDDO
265       ENDIF
266
267    END SUBROUTINE diffusion_w_ij
268
269 END MODULE diffusion_w_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.