source: palm/trunk/SOURCE/init_rankine.f90 @ 3421

Last change on this file since 3421 was 3274, checked in by knoop, 3 years ago

Modularization of all bulk cloud physics code components

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 6.4 KB
Line 
1!> @file init_rankine.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 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: init_rankine.f90 3274 2018-09-24 15:42:55Z gronemeier $
27! Modularization of all bulk cloud physics code components
28!
29! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
30! Corrected "Former revisions" section
31!
32! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
33! Change in file header (GPL part)
34!
35! 2101 2017-01-05 16:42:31Z suehring
36!
37! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
38! Forced header and separation lines into 80 columns
39!
40! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
41! Code annotations made doxygen readable
42!
43! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
44! REAL constants provided with KIND-attribute
45!
46! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
47! REAL constants defined as wp_kind
48!
49! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
50! ONLY-attribute added to USE-statements,
51! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
52! kinds are defined in new module kinds,
53! revision history before 2012 removed,
54! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
55! all variable declaration statements
56!
57! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
58! code put under GPL (PALM 3.9)
59!
60! Revision 1.1  1997/08/11 06:18:43  raasch
61! Initial revision
62!
63!
64! Description:
65! ------------
66!> Initialize a (nondivergent) Rankine eddy with a vertical axis in order to test
67!> the advection terms and the pressure solver.
68!------------------------------------------------------------------------------!
69 SUBROUTINE init_rankine
70 
71
72    USE arrays_3d,                                                             &
73        ONLY:  pt, pt_init, u, u_init, v, v_init
74
75    USE control_parameters,                                                    &
76        ONLY:  initializing_actions, n_sor, nsor, nsor_ini   
77
78    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
79        ONLY:  pi
80
81    USE grid_variables,                                                        &
82        ONLY:  dx, dy
83
84    USE indices,                                                               &
85        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt     
86               
87    USE kinds
88
89    IMPLICIT NONE
90
91    INTEGER(iwp) ::  i   !<
92    INTEGER(iwp) ::  ic  !<
93    INTEGER(iwp) ::  j   !<
94    INTEGER(iwp) ::  jc  !<
95    INTEGER(iwp) ::  k   !<
96    INTEGER(iwp) ::  kc1 !<
97    INTEGER(iwp) ::  kc2 !<
98   
99    REAL(wp)     ::  alpha  !<
100    REAL(wp)     ::  betrag !<
101    REAL(wp)     ::  radius !<
102    REAL(wp)     ::  rc     !<
103    REAL(wp)     ::  uw     !<
104    REAL(wp)     ::  vw     !<
105    REAL(wp)     ::  x      !<
106    REAL(wp)     ::  y      !<
107
108!
109!-- Default: eddy radius rc, eddy strength z,
110!--          position of eddy centre: ic, jc, kc1, kc2
111    rc  =  4.0_wp * dx
112    ic  =  ( nx+1 ) / 2
113    jc  =  ic
114    kc1 = nzb
115    kc2 = nzt+1
116
117!
118!-- Reset initial profiles to constant profiles
119    IF ( INDEX(initializing_actions, 'set_constant_profiles') /= 0 )  THEN
120       DO  i = nxlg, nxrg
121          DO  j = nysg, nyng
122             pt(:,j,i) = pt_init
123             u(:,j,i)  = u_init
124             v(:,j,i)  = v_init
125          ENDDO
126       ENDDO
127    ENDIF
128
129!
130!-- Compute the u-component.
131    DO  i = nxl, nxr
132       DO  j = nys, nyn
133          x = ( i - ic - 0.5_wp ) * dx
134          y = ( j - jc          ) * dy
135          radius = SQRT( x**2 + y**2 )
136          IF ( radius <= 2.0_wp * rc )  THEN
137             betrag = radius / ( 2.0_wp * rc ) * 0.08_wp
138          ELSEIF ( radius > 2.0_wp * rc  .AND.  radius < 8.0_wp * rc )  THEN
139             betrag = 0.08_wp * EXP( -( radius - 2.0_wp * rc ) / 2.0_wp )
140          ELSE
141             betrag = 0.0_wp
142          ENDIF
143
144          IF ( x == 0.0_wp )  THEN
145             IF ( y > 0.0_wp )  THEN
146                alpha = pi / 2.0_wp
147             ELSEIF ( y < 0.0_wp )  THEN
148                alpha = 3.0_wp * pi / 2.0_wp
149             ENDIF
150          ELSE
151             IF ( x < 0.0_wp )  THEN
152                alpha = ATAN( y / x ) + pi
153             ELSE
154                IF ( y < 0.0_wp )  THEN
155                   alpha = ATAN( y / x ) + 2.0_wp * pi
156                ELSE
157                   alpha = ATAN( y / x )
158                ENDIF
159             ENDIF
160          ENDIF
161
162          uw = -SIN( alpha ) * betrag
163
164          DO  k = kc1, kc2
165             u(k,j,i) = u(k,j,i) + uw
166          ENDDO
167       ENDDO
168    ENDDO
169
170!
171!-- Compute the v-component.
172    DO  i = nxl, nxr
173       DO  j = nys, nyn
174          x = ( i - ic          ) * dx
175          y = ( j - jc - 0.5_wp ) * dy
176          radius = SQRT( x**2 + y**2 )
177          IF ( radius <= 2.0_wp * rc )  THEN
178             betrag = radius / ( 2.0_wp * rc ) * 0.08_wp
179          ELSEIF ( radius > 2.0_wp * rc  .AND.  radius < 8.0_wp * rc )  THEN
180             betrag = 0.08_wp * EXP( -( radius - 2.0_wp * rc ) / 2.0_wp )
181          ELSE
182             betrag = 0.0_wp
183          ENDIF
184
185          IF ( x == 0.0_wp )  THEN
186             IF ( y > 0.0_wp )  THEN
187                alpha = pi / 2.0_wp
188             ELSEIF ( y < 0.0_wp )  THEN
189                alpha = 3.0_wp * pi / 2.0_wp
190             ENDIF
191          ELSE
192             IF ( x < 0.0_wp )  THEN
193                alpha = ATAN( y / x ) + pi
194             ELSE
195                IF ( y < 0.0_wp )  THEN
196                   alpha = ATAN( y / x ) + 2.0_wp * pi
197                ELSE
198                   alpha = ATAN( y / x )
199                ENDIF
200             ENDIF
201          ENDIF
202
203          vw = COS( alpha ) * betrag
204
205          DO  k = kc1, kc2
206             v(k,j,i) = v(k,j,i) + vw
207          ENDDO
208       ENDDO
209    ENDDO
210
211!
212!-- Exchange of boundary values for the velocities.
213    CALL exchange_horiz( u, nbgp)
214    CALL exchange_horiz( v, nbgp )
215!
216!-- Make velocity field nondivergent.
217    n_sor = nsor_ini
218    CALL pres
219    n_sor = nsor
220
221 END SUBROUTINE init_rankine
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.