source: palm/trunk/SOURCE/inflow_turbulence.f90 @ 1354

Last change on this file since 1354 was 1354, checked in by heinze, 7 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.2 KB
Line 
1 SUBROUTINE inflow_turbulence
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later 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 1997-2014 Leibniz Universitaet Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: inflow_turbulence.f90 1354 2014-04-08 15:22:57Z heinze $
27!
28! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
29! REAL constants provided with KIND-attribute
30!
31! 1346 2014-03-27 13:18:20Z heinze
32! Bugfix: REAL constants provided with KIND-attribute especially in call of
33! intrinsic function like MAX, MIN, SIGN
34!
35! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
36! ONLY-attribute added to USE-statements,
37! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
38! kinds are defined in new module kinds,
39! revision history before 2012 removed,
40! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
41! all variable declaration statements
42!
43! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
44! unused variables removed
45!
46! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
47! code put under GPL (PALM 3.9)
48!
49! Initial version (2008/03/07)
50!
51! Description:
52! ------------
53! Imposing turbulence at the respective inflow using the turbulence
54! recycling method of Kataoka and Mizuno (2002).
55!------------------------------------------------------------------------------!
56
57    USE arrays_3d,                                                             &
58        ONLY:  e, inflow_damping_factor, mean_inflow_profiles, pt, u, v, w
59       
60    USE control_parameters,                                                    &
61        ONLY:  recycling_plane
62       
63    USE cpulog,                                                                &
64        ONLY:  cpu_log, log_point
65       
66    USE grid_variables,                                                        &
67        ONLY: 
68       
69    USE indices,                                                               &
70        ONLY:  nbgp, nxl, ny, nyn, nys, nyng, nysg, nzb, nzt
71       
72    USE kinds
73   
74    USE pegrid
75
76
77    IMPLICIT NONE
78
79    INTEGER(iwp) ::  i        !:
80    INTEGER(iwp) ::  j        !:
81    INTEGER(iwp) ::  k        !:
82    INTEGER(iwp) ::  l        !:
83    INTEGER(iwp) ::  ngp_ifd  !:
84    INTEGER(iwp) ::  ngp_pr   !:
85
86    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,5,nbgp)           ::                         &
87       avpr, avpr_l  !:
88    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,5,nbgp) ::                         &
89       inflow_dist   !:
90
91    CALL cpu_log( log_point(40), 'inflow_turbulence', 'start' )
92
93!
94!-- Carry out spanwise averaging in the recycling plane
95    avpr_l = 0.0_wp
96    ngp_pr = ( nzt - nzb + 2 ) * 5 * nbgp
97    ngp_ifd = ngp_pr * ( nyn - nys + 1 + 2 * nbgp )
98
99!
100!-- First, local averaging within the recycling domain
101    i = recycling_plane
102
103#if defined( __parallel )
104    IF ( myidx == id_recycling )  THEN
105       
106       DO  l = 1, nbgp
107          DO  j = nys, nyn
108             DO  k = nzb, nzt + 1
109
110                avpr_l(k,1,l) = avpr_l(k,1,l) + u(k,j,i)
111                avpr_l(k,2,l) = avpr_l(k,2,l) + v(k,j,i)
112                avpr_l(k,3,l) = avpr_l(k,3,l) + w(k,j,i)
113                avpr_l(k,4,l) = avpr_l(k,4,l) + pt(k,j,i)
114                avpr_l(k,5,l) = avpr_l(k,5,l) + e(k,j,i)
115
116             ENDDO
117          ENDDO
118          i = i + 1
119       ENDDO
120
121    ENDIF
122!
123!-- Now, averaging over all PEs
124    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
125    CALL MPI_ALLREDUCE( avpr_l(nzb,1,1), avpr(nzb,1,1), ngp_pr, MPI_REAL, &
126                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
127
128#else
129    DO  l = 1, nbgp
130       DO  j = nys, nyn
131          DO  k = nzb, nzt + 1
132
133             avpr_l(k,1,l) = avpr_l(k,1,l) + u(k,j,i)
134             avpr_l(k,2,l) = avpr_l(k,2,l) + v(k,j,i)
135             avpr_l(k,3,l) = avpr_l(k,3,l) + w(k,j,i)
136             avpr_l(k,4,l) = avpr_l(k,4,l) + pt(k,j,i)
137             avpr_l(k,5,l) = avpr_l(k,5,l) + e(k,j,i)
138
139          ENDDO
140       ENDDO
141       i = i + 1 
142    ENDDO
143   
144    avpr = avpr_l
145#endif
146
147    avpr = avpr / ( ny + 1 )
148!
149!-- Calculate the disturbances at the recycling plane
150    i = recycling_plane
151
152#if defined( __parallel )
153    IF ( myidx == id_recycling )  THEN
154       DO  l = 1, nbgp
155          DO  j = nysg, nyng
156             DO  k = nzb, nzt + 1
157
158                inflow_dist(k,j,1,l) = u(k,j,i+1) - avpr(k,1,l)
159                inflow_dist(k,j,2,l) = v(k,j,i)   - avpr(k,2,l)
160                inflow_dist(k,j,3,l) = w(k,j,i)   - avpr(k,3,l)
161                inflow_dist(k,j,4,l) = pt(k,j,i)  - avpr(k,4,l)
162                inflow_dist(k,j,5,l) = e(k,j,i)   - avpr(k,5,l)
163             
164            ENDDO
165          ENDDO
166          i = i + 1
167       ENDDO
168
169    ENDIF
170#else
171    DO  l = 1, nbgp
172       DO  j = nysg, nyng
173          DO  k = nzb, nzt+1
174
175             inflow_dist(k,j,1,l) = u(k,j,i+1) - avpr(k,1,l)
176             inflow_dist(k,j,2,l) = v(k,j,i)   - avpr(k,2,l)
177             inflow_dist(k,j,3,l) = w(k,j,i)   - avpr(k,3,l)
178             inflow_dist(k,j,4,l) = pt(k,j,i)  - avpr(k,4,l)
179             inflow_dist(k,j,5,l) = e(k,j,i)   - avpr(k,5,l)
180             
181          ENDDO
182       ENDDO
183       i = i + 1
184    ENDDO
185#endif
186
187!
188!-- For parallel runs, send the disturbances to the respective inflow PE
189#if defined( __parallel )
190    IF ( myidx == id_recycling  .AND.  myidx /= id_inflow )  THEN
191
192       CALL MPI_SEND( inflow_dist(nzb,nysg,1,1), ngp_ifd, MPI_REAL, &
193                      id_inflow, 1, comm1dx, ierr )
194
195    ELSEIF ( myidx /= id_recycling  .AND.  myidx == id_inflow )  THEN
196
197       inflow_dist = 0.0_wp
198       CALL MPI_RECV( inflow_dist(nzb,nysg,1,1), ngp_ifd, MPI_REAL, &
199                      id_recycling, 1, comm1dx, status, ierr )
200
201    ENDIF
202#endif
203
204!
205!-- Add the disturbance at the inflow
206    IF ( nxl == 0 )  THEN
207
208       DO  j = nysg, nyng
209          DO  k = nzb, nzt + 1
210
211              u(k,j,-nbgp+1:0) = mean_inflow_profiles(k,1) + &
212                           inflow_dist(k,j,1,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
213              v(k,j,-nbgp:-1)  = mean_inflow_profiles(k,2) + &
214                           inflow_dist(k,j,2,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
215              w(k,j,-nbgp:-1)  =                             &
216                           inflow_dist(k,j,3,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
217              pt(k,j,-nbgp:-1) = mean_inflow_profiles(k,4) + &
218                           inflow_dist(k,j,4,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
219              e(k,j,-nbgp:-1)  = mean_inflow_profiles(k,5) + &
220                           inflow_dist(k,j,5,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
221              e(k,j,-nbgp:-1)  = MAX( e(k,j,-nbgp:-1), 0.0_wp )
222
223          ENDDO
224       ENDDO
225
226    ENDIF
227
228    CALL cpu_log( log_point(40), 'inflow_turbulence', 'stop' )
229
230
231 END SUBROUTINE inflow_turbulence
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.