source: palm/trunk/SOURCE/lpm_init_sgs_tke.f90 @ 849

Last change on this file since 849 was 849, checked in by raasch, 10 years ago

Changed:


Original routine advec_particles split into several new subroutines and renamed
lpm.
init_particles renamed lpm_init
user_advec_particles renamed user_lpm_advec,
particle_boundary_conds renamed lpm_boundary_conds,
set_particle_attributes renamed lpm_set_attributes,
user_init_particles renamed user_lpm_init,
user_particle_attributes renamed user_lpm_set_attributes
(Makefile, lpm_droplet_collision, lpm_droplet_condensation, init_3d_model, modules, palm, read_var_list, time_integration, write_var_list, deleted: advec_particles, init_particles, particle_boundary_conds, set_particle_attributes, user_advec_particles, user_init_particles, user_particle_attributes, new: lpm, lpm_advec, lpm_boundary_conds, lpm_calc_liquid_water_content, lpm_data_output_particles, lpm_droplet_collision, lpm_drollet_condensation, lpm_exchange_horiz, lpm_extend_particle_array, lpm_extend_tails, lpm_extend_tail_array, lpm_init, lpm_init_sgs_tke, lpm_pack_arrays, lpm_read_restart_file, lpm_release_set, lpm_set_attributes, lpm_sort_arrays, lpm_write_exchange_statistics, lpm_write_restart_file, user_lpm_advec, user_lpm_init, user_lpm_set_attributes

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.0 KB
Line 
1 SUBROUTINE lpm_init_sgs_tke
2
3!------------------------------------------------------------------------------!
4! Current revisions:
5! ------------------
6!
7!
8! Former revisions:
9! -----------------
10! $Id: lpm_init_sgs_tke.f90 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch $
11!
12!
13! Description:
14! ------------
15! Calculates quantities required for considering the SGS velocity fluctuations
16! in the particle transport by a stochastic approach. The respective
17! quantities are: SGS-TKE gradients and horizontally averaged profiles of the
18! SGS TKE and the resolved-scale velocity variances.
19!------------------------------------------------------------------------------!
20
21    USE arrays_3d
22    USE control_parameters
23    USE grid_variables
24    USE indices
25    USE particle_attributes
26    USE pegrid
27    USE statistics
28
29    IMPLICIT NONE
30
31    INTEGER ::  i, j, k
32
33
34!
35!-- TKE gradient along x and y
36    DO  i = nxl, nxr
37       DO  j = nys, nyn
38          DO  k = nzb, nzt+1
39
40             IF ( k <= nzb_s_inner(j,i-1)  .AND.  k > nzb_s_inner(j,i)  .AND.  &
41                  k  > nzb_s_inner(j,i+1) )                                    &
42             THEN
43                de_dx(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfu_part * ( e(k,j,i+1) - e(k,j,i) )  &
44                               * ddx
45             ELSEIF ( k  > nzb_s_inner(j,i-1)  .AND.  k > nzb_s_inner(j,i)     &
46                      .AND.  k <= nzb_s_inner(j,i+1) )                         &
47             THEN
48                de_dx(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfu_part * ( e(k,j,i) - e(k,j,i-1) )  &
49                               * ddx
50             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j,i)  .AND.  k < nzb_s_inner(j,i+1) )    &
51             THEN
52                de_dx(k,j,i) = 0.0
53             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j,i-1)  .AND.  k < nzb_s_inner(j,i) )    &
54             THEN
55                de_dx(k,j,i) = 0.0
56             ELSE
57                de_dx(k,j,i) = sgs_wfu_part * ( e(k,j,i+1) - e(k,j,i-1) ) * ddx
58             ENDIF
59
60             IF ( k <= nzb_s_inner(j-1,i)  .AND.  k > nzb_s_inner(j,i)  .AND.  &
61                  k  > nzb_s_inner(j+1,i) )                                    &
62             THEN
63                de_dy(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfv_part * ( e(k,j+1,i) - e(k,j,i) )  &
64                               * ddy
65             ELSEIF ( k  > nzb_s_inner(j-1,i)  .AND.  k  > nzb_s_inner(j,i)    &
66                      .AND.  k <= nzb_s_inner(j+1,i) )                         &
67             THEN
68                de_dy(k,j,i) = 2.0 * sgs_wfv_part * ( e(k,j,i) - e(k,j-1,i) )  &
69                               * ddy
70             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j,i)  .AND.  k < nzb_s_inner(j+1,i) )    &
71             THEN
72                de_dy(k,j,i) = 0.0
73             ELSEIF ( k < nzb_s_inner(j-1,i)  .AND.  k < nzb_s_inner(j,i) )    &
74             THEN
75                de_dy(k,j,i) = 0.0
76             ELSE
77                de_dy(k,j,i) = sgs_wfv_part * ( e(k,j+1,i) - e(k,j-1,i) ) * ddy
78             ENDIF
79
80          ENDDO
81       ENDDO
82    ENDDO
83
84!
85!-- TKE gradient along z, including bottom and top boundary conditions
86    DO  i = nxl, nxr
87       DO  j = nys, nyn
88
89          DO  k = nzb_s_inner(j,i)+2, nzt-1
90             de_dz(k,j,i)  = 2.0 * sgs_wfw_part * &
91                             ( e(k+1,j,i) - e(k-1,j,i) ) / ( zu(k+1)-zu(k-1) )
92          ENDDO
93
94          k = nzb_s_inner(j,i)
95          de_dz(nzb:k,j,i) = 0.0
96          de_dz(k+1,j,i)   = 2.0 * sgs_wfw_part * ( e(k+2,j,i) - e(k+1,j,i) ) &
97                                                / ( zu(k+2) - zu(k+1) )
98          de_dz(nzt,j,i)   = 0.0
99          de_dz(nzt+1,j,i) = 0.0
100       ENDDO
101    ENDDO
102
103
104!
105!-- Lateral boundary conditions
106    CALL exchange_horiz( de_dx, nbgp )
107    CALL exchange_horiz( de_dy, nbgp )
108    CALL exchange_horiz( de_dz, nbgp )
109    CALL exchange_horiz( diss, nbgp  )
110
111
112!
113!-- Calculate the horizontally averaged profiles of SGS TKE and resolved
114!-- velocity variances (they may have been already calculated in routine
115!-- flow_statistics).
116    IF ( .NOT. flow_statistics_called )  THEN
117
118!
119!--    First calculate horizontally averaged profiles of the horizontal
120!--    velocities.
121       sums_l(:,1,0) = 0.0
122       sums_l(:,2,0) = 0.0
123
124       DO  i = nxl, nxr
125          DO  j =  nys, nyn
126             DO  k = nzb_s_outer(j,i), nzt+1
127                sums_l(k,1,0)  = sums_l(k,1,0)  + u(k,j,i)
128                sums_l(k,2,0)  = sums_l(k,2,0)  + v(k,j,i)
129             ENDDO
130          ENDDO
131       ENDDO
132
133#if defined( __parallel )
134!
135!--    Compute total sum from local sums
136       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
137       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,1,0), sums(nzb,1), nzt+2-nzb, &
138                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
139       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
140       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,2,0), sums(nzb,2), nzt+2-nzb, &
141                              MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
142#else
143       sums(:,1) = sums_l(:,1,0)
144       sums(:,2) = sums_l(:,2,0)
145#endif
146
147!
148!--    Final values are obtained by division by the total number of grid
149!--    points used for the summation.
150       hom(:,1,1,0) = sums(:,1) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! u
151       hom(:,1,2,0) = sums(:,2) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! v
152
153!
154!--    Now calculate the profiles of SGS TKE and the resolved-scale
155!--    velocity variances
156       sums_l(:,8,0)  = 0.0
157       sums_l(:,30,0) = 0.0
158       sums_l(:,31,0) = 0.0
159       sums_l(:,32,0) = 0.0
160       DO  i = nxl, nxr
161          DO  j = nys, nyn
162             DO  k = nzb_s_outer(j,i), nzt+1
163                sums_l(k,8,0)  = sums_l(k,8,0)  + e(k,j,i)
164                sums_l(k,30,0) = sums_l(k,30,0) + ( u(k,j,i) - hom(k,1,1,0) )**2
165                sums_l(k,31,0) = sums_l(k,31,0) + ( v(k,j,i) - hom(k,1,2,0) )**2
166                sums_l(k,32,0) = sums_l(k,32,0) + w(k,j,i)**2
167             ENDDO
168          ENDDO
169       ENDDO
170
171#if defined( __parallel )
172!
173!--    Compute total sum from local sums
174       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
175       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,8,0), sums(nzb,8), nzt+2-nzb, &
176                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
177       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
178       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,30,0), sums(nzb,30), nzt+2-nzb, &
179                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
180       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
181       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,31,0), sums(nzb,31), nzt+2-nzb, &
182                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
183       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
184       CALL MPI_ALLREDUCE( sums_l(nzb,32,0), sums(nzb,32), nzt+2-nzb, &
185                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
186
187#else
188       sums(:,8)  = sums_l(:,8,0)
189       sums(:,30) = sums_l(:,30,0)
190       sums(:,31) = sums_l(:,31,0)
191       sums(:,32) = sums_l(:,32,0)
192#endif
193
194!
195!--    Final values are obtained by division by the total number of grid
196!--    points used for the summation.
197       hom(:,1,8,0)  = sums(:,8)  / ngp_2dh_outer(:,0)   ! e
198       hom(:,1,30,0) = sums(:,30) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! u*2
199       hom(:,1,31,0) = sums(:,31) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! v*2
200       hom(:,1,32,0) = sums(:,32) / ngp_2dh_outer(:,0)   ! w*2
201
202    ENDIF
203
204 END SUBROUTINE lpm_init_sgs_tke
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.