source: palm/trunk/SOURCE/inflow_turbulence.f90 @ 1560

Last change on this file since 1560 was 1560, checked in by keck, 7 years ago

implemented possibility of adding a y shift to the recycled inflow turbulence

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 9.7 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! Option recycling_yshift added. If this option is switched on, the turbulence
23! data, which is mapped from the recycling plane to the inflow, is shifted in
24! y direction (by ny * dy / 2 )
25!
26! Former revisions:
27! -----------------
28! $Id: inflow_turbulence.f90 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck $
29!
30! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
31! REAL constants provided with KIND-attribute
32!
33! 1346 2014-03-27 13:18:20Z heinze
34! Bugfix: REAL constants provided with KIND-attribute especially in call of
35! intrinsic function like MAX, MIN, SIGN
36!
37! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
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
44!
45! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
46! unused variables removed
47!
48! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
49! code put under GPL (PALM 3.9)
50!
51! Initial version (2008/03/07)
52!
53! Description:
54! ------------
55! Imposing turbulence at the respective inflow using the turbulence
56! recycling method of Kataoka and Mizuno (2002).
57!------------------------------------------------------------------------------!
58
59    USE arrays_3d,                                                             &
60        ONLY:  e, inflow_damping_factor, mean_inflow_profiles, pt, u, v, w
61       
62    USE control_parameters,                                                    &
63        ONLY:  recycling_plane, recycling_yshift
64       
65    USE cpulog,                                                                &
66        ONLY:  cpu_log, log_point
67       
68    USE grid_variables,                                                        &
69        ONLY: 
70       
71    USE indices,                                                               &
72        ONLY:  nbgp, nxl, ny, nyn, nys, nyng, nysg, nzb, nzt
73       
74    USE kinds
75   
76    USE pegrid
77
78
79    IMPLICIT NONE
80
81    INTEGER(iwp) ::  i        !:
82    INTEGER(iwp) ::  j        !:
83    INTEGER(iwp) ::  k        !:
84    INTEGER(iwp) ::  l        !:
85    INTEGER(iwp) ::  next     !:
86    INTEGER(iwp) ::  ngp_ifd  !:
87    INTEGER(iwp) ::  ngp_pr   !:
88    INTEGER(iwp) ::  prev     !:
89
90    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,5,nbgp)           ::                         &
91       avpr, avpr_l  !:
92    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,5,nbgp) ::                         &
93       inflow_dist, local_inflow_dist  !:
94
95    CALL cpu_log( log_point(40), 'inflow_turbulence', 'start' )
96
97!
98!-- Carry out spanwise averaging in the recycling plane
99    avpr_l = 0.0_wp
100    ngp_pr = ( nzt - nzb + 2 ) * 5 * nbgp
101    ngp_ifd = ngp_pr * ( nyn - nys + 1 + 2 * nbgp )
102
103!
104!-- First, local averaging within the recycling domain
105    i = recycling_plane
106
107#if defined( __parallel )
108    IF ( myidx == id_recycling )  THEN
109       
110       DO  l = 1, nbgp
111          DO  j = nys, nyn
112             DO  k = nzb, nzt + 1
113
114                avpr_l(k,1,l) = avpr_l(k,1,l) + u(k,j,i)
115                avpr_l(k,2,l) = avpr_l(k,2,l) + v(k,j,i)
116                avpr_l(k,3,l) = avpr_l(k,3,l) + w(k,j,i)
117                avpr_l(k,4,l) = avpr_l(k,4,l) + pt(k,j,i)
118                avpr_l(k,5,l) = avpr_l(k,5,l) + e(k,j,i)
119
120             ENDDO
121          ENDDO
122          i = i + 1
123       ENDDO
124
125    ENDIF
126!
127!-- Now, averaging over all PEs
128    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
129    CALL MPI_ALLREDUCE( avpr_l(nzb,1,1), avpr(nzb,1,1), ngp_pr, MPI_REAL, &
130                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
131
132#else
133    DO  l = 1, nbgp
134       DO  j = nys, nyn
135          DO  k = nzb, nzt + 1
136
137             avpr_l(k,1,l) = avpr_l(k,1,l) + u(k,j,i)
138             avpr_l(k,2,l) = avpr_l(k,2,l) + v(k,j,i)
139             avpr_l(k,3,l) = avpr_l(k,3,l) + w(k,j,i)
140             avpr_l(k,4,l) = avpr_l(k,4,l) + pt(k,j,i)
141             avpr_l(k,5,l) = avpr_l(k,5,l) + e(k,j,i)
142
143          ENDDO
144       ENDDO
145       i = i + 1 
146    ENDDO
147   
148    avpr = avpr_l
149#endif
150
151    avpr = avpr / ( ny + 1 )
152!
153!-- Calculate the disturbances at the recycling plane
154    i = recycling_plane
155
156#if defined( __parallel )
157    IF ( myidx == id_recycling )  THEN
158       DO  l = 1, nbgp
159          DO  j = nysg, nyng
160             DO  k = nzb, nzt + 1
161
162                inflow_dist(k,j,1,l) = u(k,j,i+1) - avpr(k,1,l)
163                inflow_dist(k,j,2,l) = v(k,j,i)   - avpr(k,2,l)
164                inflow_dist(k,j,3,l) = w(k,j,i)   - avpr(k,3,l)
165                inflow_dist(k,j,4,l) = pt(k,j,i)  - avpr(k,4,l)
166                inflow_dist(k,j,5,l) = e(k,j,i)   - avpr(k,5,l)
167             
168            ENDDO
169          ENDDO
170          i = i + 1
171       ENDDO
172
173    ENDIF
174#else
175    DO  l = 1, nbgp
176       DO  j = nysg, nyng
177          DO  k = nzb, nzt+1
178
179             inflow_dist(k,j,1,l) = u(k,j,i+1) - avpr(k,1,l)
180             inflow_dist(k,j,2,l) = v(k,j,i)   - avpr(k,2,l)
181             inflow_dist(k,j,3,l) = w(k,j,i)   - avpr(k,3,l)
182             inflow_dist(k,j,4,l) = pt(k,j,i)  - avpr(k,4,l)
183             inflow_dist(k,j,5,l) = e(k,j,i)   - avpr(k,5,l)
184             
185          ENDDO
186       ENDDO
187       i = i + 1
188    ENDDO
189#endif
190
191!
192!-- For parallel runs, send the disturbances to the respective inflow PE
193#if defined( __parallel )
194    IF ( myidx == id_recycling  .AND.  myidx /= id_inflow )  THEN
195
196       CALL MPI_SEND( inflow_dist(nzb,nysg,1,1), ngp_ifd, MPI_REAL,            &
197                      id_inflow, 1, comm1dx, ierr )
198
199    ELSEIF ( myidx /= id_recycling  .AND.  myidx == id_inflow )  THEN
200
201       inflow_dist = 0.0_wp
202       CALL MPI_RECV( inflow_dist(nzb,nysg,1,1), ngp_ifd, MPI_REAL,            &
203                      id_recycling, 1, comm1dx, status, ierr )
204
205    ENDIF
206
207   
208    IF ( recycling_yshift .AND. myidx == id_inflow ) THEN
209
210       IF ( pdims(2) >= 2 ) THEN
211 
212          IF ( myidy >= INT( pdims(2) / 2 ) ) THEN
213             prev = myidy - INT( pdims(2) / 2 )
214          ELSE
215             prev = pdims(2) - ( INT( pdims(2) / 2 ) - myidy )
216          ENDIF
217       
218          IF ( myidy < pdims(2) - INT( pdims(2) / 2 ) ) THEN
219             next = myidy + INT( pdims(2) / 2 )
220          ELSE
221             next = INT( pdims(2) / 2 ) - ( pdims(2) - myidy )
222          ENDIF
223
224       ENDIF
225
226       local_inflow_dist = 0.0_wp
227   
228       CALL MPI_SENDRECV( inflow_dist(nzb,nysg,1,1), ngp_ifd, MPI_REAL,        &
229                          next, 1, local_inflow_dist(nzb,nysg,1,1), ngp_ifd,   &
230                          MPI_REAL, prev, 1, comm1dy, status, ierr )
231       
232    ENDIF
233
234#endif
235
236!
237!-- Add the disturbance at the inflow
238    IF ( nxl == 0 )  THEN
239       
240       IF ( recycling_yshift ) THEN       
241
242          DO  j = nysg, nyng
243             DO  k = nzb, nzt + 1
244
245                u(k,j,-nbgp+1:0) = mean_inflow_profiles(k,1) +                 &
246                                   local_inflow_dist(k,j,1,1:nbgp) *           &
247                                   inflow_damping_factor(k)
248                v(k,j,-nbgp:-1)  = mean_inflow_profiles(k,2) +                 &
249                                   local_inflow_dist(k,j,2,1:nbgp) *           &
250                                   inflow_damping_factor(k)
251                w(k,j,-nbgp:-1)  =                                             &
252                                   local_inflow_dist(k,j,3,1:nbgp) *           &
253                                   inflow_damping_factor(k)
254                pt(k,j,-nbgp:-1) = mean_inflow_profiles(k,4) +                 &
255                                   local_inflow_dist(k,j,4,1:nbgp) *           &
256                                   inflow_damping_factor(k)
257                e(k,j,-nbgp:-1)  = mean_inflow_profiles(k,5) +                 &
258                                   local_inflow_dist(k,j,5,1:nbgp) *           &
259                                   inflow_damping_factor(k)
260                e(k,j,-nbgp:-1)  = MAX( e(k,j,-nbgp:-1), 0.0_wp )
261
262             ENDDO
263          ENDDO
264
265       ELSE
266
267          DO  j = nysg, nyng
268             DO  k = nzb, nzt + 1
269 
270                 u(k,j,-nbgp+1:0) = mean_inflow_profiles(k,1) +                   &
271                              inflow_dist(k,j,1,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
272                 v(k,j,-nbgp:-1)  = mean_inflow_profiles(k,2) +                   &
273                              inflow_dist(k,j,2,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
274                 w(k,j,-nbgp:-1)  =                                               &
275                           inflow_dist(k,j,3,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
276                 pt(k,j,-nbgp:-1) = mean_inflow_profiles(k,4) +                   &
277                           inflow_dist(k,j,4,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
278                 e(k,j,-nbgp:-1)  = mean_inflow_profiles(k,5) +                   &
279                           inflow_dist(k,j,5,1:nbgp) * inflow_damping_factor(k)
280                 e(k,j,-nbgp:-1)  = MAX( e(k,j,-nbgp:-1), 0.0_wp )
281
282             ENDDO
283          ENDDO
284
285       ENDIF
286   
287    ENDIF
288
289
290    CALL cpu_log( log_point(40), 'inflow_turbulence', 'stop' )
291
292
293 END SUBROUTINE inflow_turbulence
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.