source: palm/trunk/SOURCE/sor.f90 @ 3182

Last change on this file since 3182 was 3182, checked in by suehring, 3 years ago

New Inifor features: grid stretching, improved command-interface, support start dates in different formats in both YYYYMMDD and YYYYMMDDHH, Ability to manually control input file prefixes (--radiation-prefix, --soil-preifx, --flow-prefix, --soilmoisture-prefix) for compatiblity with DWD forcast naming scheme; GNU-style short and long option; Prepared output of large-scale forcing profiles (no computation yet); Added preprocessor flag netcdf4 to switch output format between netCDF 3 and 4; Updated netCDF variable names and attributes to comply with PIDS v1.9; Inifor bugfixes: Improved compatibility with older Intel Intel compilers by avoiding implicit array allocation; Added origin_lon/_lat values and correct reference time in dynamic driver global attributes; corresponding PALM changes: adjustments to revised Inifor; variables names in dynamic driver adjusted; enable geostrophic forcing also in offline nested mode; variable names in LES-LES and COSMO offline nesting changed; lateral boundary flags for nesting, in- and outflow conditions renamed

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 8.8 KB
Line 
1!> @file sor.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! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: sor.f90 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring $
27! Corrected "Former revisions" section
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! - Large-scale forcing implemented (MS)
35!
36! 2101 2017-01-05 16:42:31Z suehring
37!
38! 2037 2016-10-26 11:15:40Z knoop
39! Anelastic approximation implemented
40!
41! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
42! Forced header and separation lines into 80 columns
43!
44! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
45! Introduction of nested domain feature
46!
47! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
48! Code annotations made doxygen readable
49!
50! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
51! REAL constants provided with KIND-attribute
52!
53! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
54! ONLY-attribute added to USE-statements,
55! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
56! kinds are defined in new module kinds,
57! old module precision_kind is removed,
58! revision history before 2012 removed,
59! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
60! all variable declaration statements
61!
62! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
63! code put under GPL (PALM 3.9)
64!
65! Revision 1.1  1997/08/11 06:25:56  raasch
66! Initial revision
67!
68!
69! Description:
70! ------------
71!> Solve the Poisson-equation with the SOR-Red/Black-scheme.
72!------------------------------------------------------------------------------!
73 SUBROUTINE sor( d, ddzu, ddzw, p )
74
75    USE arrays_3d,                                                             &
76        ONLY:  rho_air, rho_air_zw
77
78    USE grid_variables,                                                        &
79        ONLY:  ddx2, ddy2
80
81    USE indices,                                                               &
82        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb, nzt
83
84    USE kinds
85
86    USE control_parameters,                                                    &
87        ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,                 &
88               bc_dirichlet_s, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_radiation_l,           &
89               bc_radiation_n, bc_radiation_r, bc_radiation_s, ibc_p_b,        &
90               ibc_p_t, n_sor, omega_sor
91
92    IMPLICIT NONE
93
94    INTEGER(iwp) ::  i              !<
95    INTEGER(iwp) ::  j              !<
96    INTEGER(iwp) ::  k              !<
97    INTEGER(iwp) ::  n              !<
98    INTEGER(iwp) ::  nxl1           !<
99    INTEGER(iwp) ::  nxl2           !<
100    INTEGER(iwp) ::  nys1           !<
101    INTEGER(iwp) ::  nys2           !<
102
103    REAL(wp)     ::  ddzu(1:nz+1)   !<
104    REAL(wp)     ::  ddzw(1:nzt+1)  !<
105
106    REAL(wp)     ::  d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)      !<
107    REAL(wp)     ::  p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)  !<
108
109    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  f1         !<
110    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  f2         !<
111    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  f3         !<
112
113    ALLOCATE( f1(1:nz), f2(1:nz), f3(1:nz) )
114
115!
116!-- Compute pre-factors.
117    DO  k = 1, nz
118         f2(k) = ddzu(k+1) * ddzw(k) * rho_air_zw(k)
119         f3(k) = ddzu(k)   * ddzw(k) * rho_air_zw(k-1)
120         f1(k) = 2.0_wp * ( ddx2 + ddy2 ) * rho_air(k) + f2(k) + f3(k)
121    ENDDO
122
123!
124!-- Limits for RED- and BLACK-part.
125    IF ( MOD( nxl , 2 ) == 0 )  THEN
126       nxl1 = nxl
127       nxl2 = nxl + 1
128    ELSE
129       nxl1 = nxl + 1
130       nxl2 = nxl
131    ENDIF
132    IF ( MOD( nys , 2 ) == 0 )  THEN
133       nys1 = nys
134       nys2 = nys + 1
135    ELSE
136       nys1 = nys + 1
137       nys2 = nys
138    ENDIF
139
140    DO  n = 1, n_sor
141
142!
143!--    RED-part
144       DO  i = nxl1, nxr, 2
145          DO  j = nys2, nyn, 2
146             DO  k = nzb+1, nzt
147                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (            &
148                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
149                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
150                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
151                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
152                           d(k,j,i)                                        -   &
153                           f1(k) * p(k,j,i)           )
154             ENDDO
155          ENDDO
156       ENDDO
157
158       DO  i = nxl2, nxr, 2
159          DO  j = nys1, nyn, 2
160             DO  k = nzb+1, nzt
161                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (                    &
162                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
163                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
164                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
165                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
166                           d(k,j,i)                                        -   &
167                           f1(k) * p(k,j,i)           )
168             ENDDO
169          ENDDO
170       ENDDO
171
172!
173!--    Exchange of boundary values for p.
174       CALL exchange_horiz( p, nbgp )
175
176!
177!--    Horizontal (Neumann) boundary conditions in case of non-cyclic boundaries
178       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
179          IF ( bc_dirichlet_l  .OR.  bc_radiation_l )  p(:,:,nxl-1) = p(:,:,nxl)
180          IF ( bc_dirichlet_r  .OR.  bc_radiation_r )  p(:,:,nxr+1) = p(:,:,nxr)
181       ENDIF
182       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
183          IF ( bc_dirichlet_n  .OR.  bc_radiation_n )  p(:,nyn+1,:) = p(:,nyn,:)
184          IF ( bc_dirichlet_s  .OR.  bc_radiation_s )  p(:,nys-1,:) = p(:,nys,:)
185       ENDIF
186
187!
188!--    BLACK-part
189       DO  i = nxl1, nxr, 2
190          DO  j = nys1, nyn, 2
191             DO  k = nzb+1, nzt
192                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (            &
193                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
194                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
195                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
196                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
197                           d(k,j,i)                                        -   &
198                           f1(k) * p(k,j,i)           )
199             ENDDO
200          ENDDO
201       ENDDO
202
203       DO  i = nxl2, nxr, 2
204          DO  j = nys2, nyn, 2
205             DO  k = nzb+1, nzt
206                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (            &
207                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
208                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
209                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
210                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
211                           d(k,j,i)                                        -   &
212                           f1(k) * p(k,j,i)           )
213             ENDDO
214          ENDDO
215       ENDDO
216
217!
218!--    Exchange of boundary values for p.
219       CALL exchange_horiz( p, nbgp )
220
221!
222!--    Boundary conditions top/bottom.
223!--    Bottom boundary
224       IF ( ibc_p_b == 1 )  THEN       !       Neumann
225          p(nzb,:,:) = p(nzb+1,:,:)
226       ELSE                            !       Dirichlet
227          p(nzb,:,:) = 0.0_wp
228       ENDIF
229
230!
231!--    Top boundary
232       IF ( ibc_p_t == 1 )  THEN                 !  Neumann
233          p(nzt+1,:,:) = p(nzt,:,:)
234       ELSE                      !  Dirichlet
235          p(nzt+1,:,:) = 0.0_wp
236       ENDIF
237
238!
239!--    Horizontal (Neumann) boundary conditions in case of non-cyclic boundaries
240       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
241          IF ( bc_dirichlet_l  .OR.  bc_radiation_l )  p(:,:,nxl-1) = p(:,:,nxl)
242          IF ( bc_dirichlet_r  .OR.  bc_radiation_r )  p(:,:,nxr+1) = p(:,:,nxr)
243       ENDIF
244       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
245          IF ( bc_dirichlet_n  .OR.  bc_radiation_n )  p(:,nyn+1,:) = p(:,nyn,:)
246          IF ( bc_dirichlet_s  .OR.  bc_radiation_s )  p(:,nys-1,:) = p(:,nys,:)
247       ENDIF
248
249
250    ENDDO
251
252    DEALLOCATE( f1, f2, f3 )
253
254 END SUBROUTINE sor
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.