source: palm/trunk/SOURCE/lpm_init_sgs_tke.f90 @ 1036

Last change on this file since 1036 was 1036, checked in by raasch, 9 years ago

code has been put under the GNU General Public License (v3)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.8 KB
Line 
1 SUBROUTINE lpm_init_sgs_tke
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 1997-2012  Leibniz University Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: lpm_init_sgs_tke.f90 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch $
27!
28! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
29! initial revision (former part of advec_particles)
30!
31!
32! Description:
33! ------------
34! Calculates quantities required for considering the SGS velocity fluctuations
35! in the particle transport by a stochastic approach. The respective
36! quantities are: SGS-TKE gradients and horizontally averaged profiles of the
37! SGS TKE and the resolved-scale velocity variances.
38!------------------------------------------------------------------------------!
39
40    USE arrays_3d
41    USE control_parameters
42    USE grid_variables
43    USE indices
44    USE particle_attributes
45    USE pegrid
46    USE statistics
47
48    IMPLICIT NONE
49
50    INTEGER ::  i, j, k
51
52
53!
54!-- TKE gradient along x and y
55    DO  i = nxl, nxr
56       DO  j = nys, nyn
57          DO  k = nzb, nzt+1
58
59             IF ( k <= nzb_s_inner(j,i-1)  .AND.  k > nzb_s_inner(j,i)  .AND.  &
60                  k  > nzb_s_inner(j,i+1) )                                    &
61             THEN
62                de_dx(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfu_part * ( e(k,j,i+1) - e(k,j,i) )  &
63                               * ddx
64             ELSEIF ( k  > nzb_s_inner(j,i-1)  .AND.  k > nzb_s_inner(j,i)     &
65                      .AND.  k <= nzb_s_inner(j,i+1) )                         &
66             THEN
67                de_dx(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfu_part * ( e(k,j,i) - e(k,j,i-1) )  &
68                               * ddx
69             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j,i)  .AND.  k < nzb_s_inner(j,i+1) )    &
70             THEN
71                de_dx(k,j,i) = 0.0
72             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j,i-1)  .AND.  k < nzb_s_inner(j,i) )    &
73             THEN
74                de_dx(k,j,i) = 0.0
75             ELSE
76                de_dx(k,j,i) = sgs_wfu_part * ( e(k,j,i+1) - e(k,j,i-1) ) * ddx
77             ENDIF
78
79             IF ( k <= nzb_s_inner(j-1,i)  .AND.  k > nzb_s_inner(j,i)  .AND.  &
80                  k  > nzb_s_inner(j+1,i) )                                    &
81             THEN
82                de_dy(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfv_part * ( e(k,j+1,i) - e(k,j,i) )  &
83                               * ddy
84             ELSEIF ( k  > nzb_s_inner(j-1,i)  .AND.  k  > nzb_s_inner(j,i)    &
85                      .AND.  k <= nzb_s_inner(j+1,i) )                         &
86             THEN
87                de_dy(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfv_part * ( e(k,j,i) - e(k,j-1,i) )  &
88                               * ddy
89             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j,i)  .AND.  k < nzb_s_inner(j+1,i) )    &
90             THEN
91                de_dy(k,j,i) = 0.0
92             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j-1,i)  .AND.  k < nzb_s_inner(j,i) )    &
93             THEN
94                de_dy(k,j,i) = 0.0
95             ELSE
96                de_dy(k,j,i) = sgs_wfv_part * ( e(k,j+1,i) - e(k,j-1,i) ) * ddy
97             ENDIF
98
99          ENDDO
100       ENDDO
101    ENDDO
102
103!
104!-- TKE gradient along z, including bottom and top boundary conditions
105    DO  i = nxl, nxr
106       DO  j = nys, nyn
107
108          DO  k = nzb_s_inner(j,i)+2, nzt-1
109             de_dz(k,j,i)  = 2.0 * sgs_wfw_part * &
110                             ( e(k+1,j,i) - e(k-1,j,i) ) / ( zu(k+1)-zu(k-1) )
111          ENDDO
112
113          k = nzb_s_inner(j,i)
114          de_dz(nzb:k,j,i) = 0.0
115          de_dz(k+1,j,i)   = 2.0 * sgs_wfw_part * ( e(k+2,j,i) - e(k+1,j,i) ) &
116                                                / ( zu(k+2) - zu(k+1) )
117          de_dz(nzt,j,i)   = 0.0
118          de_dz(nzt+1,j,i) = 0.0
119       ENDDO
120    ENDDO
121
122
123!
124!-- Lateral boundary conditions
125    CALL exchange_horiz( de_dx, nbgp )
126    CALL exchange_horiz( de_dy, nbgp )
127    CALL exchange_horiz( de_dz, nbgp )
128    CALL exchange_horiz( diss, nbgp  )
129
130
131!
132!-- Calculate the horizontally averaged profiles of SGS TKE and resolved
133!-- velocity variances (they may have been already calculated in routine
134!-- flow_statistics).
135    IF ( .NOT. flow_statistics_called )  THEN
136
137!
138!--    First calculate horizontally averaged profiles of the horizontal
139!--    velocities.
140       sums_l(:,1,0) = 0.0
141       sums_l(:,2,0) = 0.0
142
143       DO  i = nxl, nxr
144          DO  j =  nys, nyn
145             DO  k = nzb_s_outer(j,i), nzt+1
146                sums_l(k,1,0)  = sums_l(k,1,0)  + u(k,j,i)
147                sums_l(k,2,0)  = sums_l(k,2,0)  + v(k,j,i)
148             ENDDO
149          ENDDO
150       ENDDO
151
152#if defined( __parallel )
153!
154!--    Compute total sum from local sums
155       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
156       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,1,0), sums(nzb,1), nzt+2-nzb, &
157                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
158       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
159       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,2,0), sums(nzb,2), nzt+2-nzb, &
160                              MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
161#else
162       sums(:,1) = sums_l(:,1,0)
163       sums(:,2) = sums_l(:,2,0)
164#endif
165
166!
167!--    Final values are obtained by division by the total number of grid
168!--    points used for the summation.
169       hom(:,1,1,0) = sums(:,1) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! u
170       hom(:,1,2,0) = sums(:,2) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! v
171
172!
173!--    Now calculate the profiles of SGS TKE and the resolved-scale
174!--    velocity variances
175       sums_l(:,8,0)  = 0.0
176       sums_l(:,30,0) = 0.0
177       sums_l(:,31,0) = 0.0
178       sums_l(:,32,0) = 0.0
179       DO  i = nxl, nxr
180          DO  j = nys, nyn
181             DO  k = nzb_s_outer(j,i), nzt+1
182                sums_l(k,8,0)  = sums_l(k,8,0)  + e(k,j,i)
183                sums_l(k,30,0) = sums_l(k,30,0) + ( u(k,j,i) - hom(k,1,1,0) )**2
184                sums_l(k,31,0) = sums_l(k,31,0) + ( v(k,j,i) - hom(k,1,2,0) )**2
185                sums_l(k,32,0) = sums_l(k,32,0) + w(k,j,i)**2
186             ENDDO
187          ENDDO
188       ENDDO
189
190#if defined( __parallel )
191!
192!--    Compute total sum from local sums
193       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
194       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,8,0), sums(nzb,8), nzt+2-nzb, &
195                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
196       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
197       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,30,0), sums(nzb,30), nzt+2-nzb, &
198                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
199       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
200       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,31,0), sums(nzb,31), nzt+2-nzb, &
201                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
202       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
203       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,32,0), sums(nzb,32), nzt+2-nzb, &
204                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
205
206#else
207       sums(:,8)  = sums_l(:,8,0)
208       sums(:,30) = sums_l(:,30,0)
209       sums(:,31) = sums_l(:,31,0)
210       sums(:,32) = sums_l(:,32,0)
211#endif
212
213!
214!--    Final values are obtained by division by the total number of grid
215!--    points used for the summation.
216       hom(:,1,8,0)  = sums(:,8)  / ngp_2dh_outer(:,0)   ! e
217       hom(:,1,30,0) = sums(:,30) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! u*2
218       hom(:,1,31,0) = sums(:,31) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! v*2
219       hom(:,1,32,0) = sums(:,32) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! w*2
220
221    ENDIF
222
223 END SUBROUTINE lpm_init_sgs_tke
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.