source: palm/trunk/SOURCE/sor.f90 @ 4360

Last change on this file since 4360 was 4360, checked in by suehring, 16 months ago

Bugfix in output of time-averaged plant-canopy quanities; Output of plant-canopy data only where tall canopy is defined; land-surface model: fix wrong location strings; tests: update urban test case; all source code files: copyright update

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.7 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 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: sor.f90 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring $
27! Corrected "Former revisions" section
28!
29! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
30! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode
31!
32! Revision 1.1  1997/08/11 06:25:56  raasch
33! Initial revision
34!
35!
36! Description:
37! ------------
38!> Solve the Poisson-equation with the SOR-Red/Black-scheme.
39!------------------------------------------------------------------------------!
40 SUBROUTINE sor( d, ddzu, ddzw, p )
41
42    USE arrays_3d,                                                             &
43        ONLY:  rho_air, rho_air_zw
44
45    USE grid_variables,                                                        &
46        ONLY:  ddx2, ddy2
47
48    USE indices,                                                               &
49        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb, nzt
50
51    USE kinds
52
53    USE control_parameters,                                                    &
54        ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,                 &
55               bc_dirichlet_s, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_radiation_l,           &
56               bc_radiation_n, bc_radiation_r, bc_radiation_s, ibc_p_b,        &
57               ibc_p_t, n_sor, omega_sor
58
59    IMPLICIT NONE
60
61    INTEGER(iwp) ::  i              !<
62    INTEGER(iwp) ::  j              !<
63    INTEGER(iwp) ::  k              !<
64    INTEGER(iwp) ::  n              !<
65    INTEGER(iwp) ::  nxl1           !<
66    INTEGER(iwp) ::  nxl2           !<
67    INTEGER(iwp) ::  nys1           !<
68    INTEGER(iwp) ::  nys2           !<
69
70    REAL(wp)     ::  ddzu(1:nz+1)   !<
71    REAL(wp)     ::  ddzw(1:nzt+1)  !<
72
73    REAL(wp)     ::  d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)      !<
74    REAL(wp)     ::  p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)  !<
75
76    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  f1         !<
77    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  f2         !<
78    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  f3         !<
79
80    ALLOCATE( f1(1:nz), f2(1:nz), f3(1:nz) )
81
82!
83!-- Compute pre-factors.
84    DO  k = 1, nz
85         f2(k) = ddzu(k+1) * ddzw(k) * rho_air_zw(k)
86         f3(k) = ddzu(k)   * ddzw(k) * rho_air_zw(k-1)
87         f1(k) = 2.0_wp * ( ddx2 + ddy2 ) * rho_air(k) + f2(k) + f3(k)
88    ENDDO
89
90!
91!-- Limits for RED- and BLACK-part.
92    IF ( MOD( nxl , 2 ) == 0 )  THEN
93       nxl1 = nxl
94       nxl2 = nxl + 1
95    ELSE
96       nxl1 = nxl + 1
97       nxl2 = nxl
98    ENDIF
99    IF ( MOD( nys , 2 ) == 0 )  THEN
100       nys1 = nys
101       nys2 = nys + 1
102    ELSE
103       nys1 = nys + 1
104       nys2 = nys
105    ENDIF
106
107    DO  n = 1, n_sor
108
109!
110!--    RED-part
111       DO  i = nxl1, nxr, 2
112          DO  j = nys2, nyn, 2
113             DO  k = nzb+1, nzt
114                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (            &
115                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
116                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
117                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
118                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
119                           d(k,j,i)                                        -   &
120                           f1(k) * p(k,j,i)           )
121             ENDDO
122          ENDDO
123       ENDDO
124
125       DO  i = nxl2, nxr, 2
126          DO  j = nys1, nyn, 2
127             DO  k = nzb+1, nzt
128                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (                    &
129                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
130                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
131                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
132                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
133                           d(k,j,i)                                        -   &
134                           f1(k) * p(k,j,i)           )
135             ENDDO
136          ENDDO
137       ENDDO
138
139!
140!--    Exchange of boundary values for p.
141       CALL exchange_horiz( p, nbgp )
142
143!
144!--    Horizontal (Neumann) boundary conditions in case of non-cyclic boundaries
145       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
146          IF ( bc_dirichlet_l  .OR.  bc_radiation_l )  p(:,:,nxl-1) = p(:,:,nxl)
147          IF ( bc_dirichlet_r  .OR.  bc_radiation_r )  p(:,:,nxr+1) = p(:,:,nxr)
148       ENDIF
149       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
150          IF ( bc_dirichlet_n  .OR.  bc_radiation_n )  p(:,nyn+1,:) = p(:,nyn,:)
151          IF ( bc_dirichlet_s  .OR.  bc_radiation_s )  p(:,nys-1,:) = p(:,nys,:)
152       ENDIF
153
154!
155!--    BLACK-part
156       DO  i = nxl1, nxr, 2
157          DO  j = nys1, nyn, 2
158             DO  k = nzb+1, nzt
159                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (            &
160                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
161                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
162                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
163                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
164                           d(k,j,i)                                        -   &
165                           f1(k) * p(k,j,i)           )
166             ENDDO
167          ENDDO
168       ENDDO
169
170       DO  i = nxl2, nxr, 2
171          DO  j = nys2, nyn, 2
172             DO  k = nzb+1, nzt
173                p(k,j,i) = p(k,j,i) + omega_sor / f1(k) * (            &
174                           rho_air(k) * ddx2 * ( p(k,j,i+1) + p(k,j,i-1) ) +   &
175                           rho_air(k) * ddy2 * ( p(k,j+1,i) + p(k,j-1,i) ) +   &
176                           f2(k) * p(k+1,j,i)                              +   &
177                           f3(k) * p(k-1,j,i)                              -   &
178                           d(k,j,i)                                        -   &
179                           f1(k) * p(k,j,i)           )
180             ENDDO
181          ENDDO
182       ENDDO
183
184!
185!--    Exchange of boundary values for p.
186       CALL exchange_horiz( p, nbgp )
187
188!
189!--    Boundary conditions top/bottom.
190!--    Bottom boundary
191       IF ( ibc_p_b == 1 )  THEN       !       Neumann
192          p(nzb,:,:) = p(nzb+1,:,:)
193       ELSE                            !       Dirichlet
194          p(nzb,:,:) = 0.0_wp
195       ENDIF
196
197!
198!--    Top boundary
199       IF ( ibc_p_t == 1 )  THEN                 !  Neumann
200          p(nzt+1,:,:) = p(nzt,:,:)
201       ELSE                      !  Dirichlet
202          p(nzt+1,:,:) = 0.0_wp
203       ENDIF
204
205!
206!--    Horizontal (Neumann) boundary conditions in case of non-cyclic boundaries
207       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
208          IF ( bc_dirichlet_l  .OR.  bc_radiation_l )  p(:,:,nxl-1) = p(:,:,nxl)
209          IF ( bc_dirichlet_r  .OR.  bc_radiation_r )  p(:,:,nxr+1) = p(:,:,nxr)
210       ENDIF
211       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
212          IF ( bc_dirichlet_n  .OR.  bc_radiation_n )  p(:,nyn+1,:) = p(:,nyn,:)
213          IF ( bc_dirichlet_s  .OR.  bc_radiation_s )  p(:,nys-1,:) = p(:,nys,:)
214       ENDIF
215
216
217    ENDDO
218
219    DEALLOCATE( f1, f2, f3 )
220
221 END SUBROUTINE sor
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.