source: palm/trunk/UTIL/chemistry/gasphase_preproc/kpp/int/oldies/ros2.f @ 4645

Last change on this file since 4645 was 2696, checked in by kanani, 7 years ago

Merge of branch palm4u into trunk

File size: 8.8 KB
Line 
1      SUBROUTINE INTEGRATE( TIN, TOUT )
2 
3      INCLUDE 'KPP_ROOT_params.h'
4      INCLUDE 'KPP_ROOT_global.h'
5
6C TIN - Start Time
7      KPP_REAL TIN
8C TOUT - END Time
9      KPP_REAL TOUT
10
11      INTEGER    INFO(5)
12
13      EXTERNAL FUNC_CHEM, JAC_CHEM
14     
15C--------------------------------
16      INTEGER N_stepss, N_accepteds, N_rejecteds, N_jacs, ITOL, IERR
17      SAVE N_stepss, N_accepteds, N_rejecteds, N_jacs
18C--------------------------------
19
20      INFO(1) = 1 ! Autonomous
21      INFO(2) = 0
22 
23      CALL ROS2(NVAR,TIN,TOUT,STEPMIN,STEPMAX,
24     +                   STEPMIN,VAR,ATOL,RTOL,
25     +                   Info,FUNC_CHEM,JAC_CHEM)
26 
27C--------------------------------
28      N_stepss=N_stepss+Info(4)+Info(5)
29      N_accepteds=N_accepteds+Info(4)
30      N_rejecteds=N_rejecteds+Info(5)
31      N_jacs=N_jacs+Info(3)
32      PRINT*,'Step=',N_stepss,' Acc=',N_accepteds,' Rej=',N_rejecteds,
33     &          ' Jac=',N_jacs
34C--------------------------------
35
36      RETURN
37      END
38 
39
40 
41 
42      SUBROUTINE ROS2(N,T,Tnext,Hmin,Hmax,Hstart,
43     +                   Y,AbsTol,RelTol,
44     +                   Info,FUNC_CHEM,JAC_CHEM)
45      IMPLICIT NONE
46      INCLUDE 'KPP_ROOT_params.h'
47      INCLUDE 'KPP_ROOT_sparse.h'                                                                                                 
48
49C  INPUT ARGUMENTS:
50C     Y = Vector of (NVAR) concentrations, contains the
51C         initial values on input
52C     [T, Tnext] = the integration interval
53C     Hmin, Hmax = lower and upper bounds for the selected step-size.
54C          Note that for Step = Hmin the current computed
55C          solution is unconditionally accepted by the error
56C          control mechanism.
57C     AbsTol, RelTol = (NVAR) dimensional vectors of
58C          componentwise absolute and relative tolerances.
59C     FUNC_CHEM = name of routine of derivatives. KPP syntax.
60C          See the header below.
61C     JAC_CHEM = name of routine that computes the Jacobian, in
62C          sparse format. KPP syntax. See the header below.
63C     Info(1) = 1  for  autonomous   system
64C             = 0  for nonautonomous system
65C     Info(2) = 1  for third order embedded formula
66C             = 0  for first order embedded formula 
67C
68C   Note: Stage 3 used to build strongly A-stable order 3 formula for error control
69C            Embed3 = (Info(2).EQ.1)
70C         IF Embed3 = .true. THEN the third order embedded formula is used
71C                     .false. THEN a first order embedded  formula is used
72C
73C
74C  OUTPUT ARGUMENTS:
75C     Y = the values of concentrations at TEND.
76C     T = equals TEND on output.
77C     Info(2) = # of FUNC_CHEM CALLs.
78C     Info(3) = # of JAC_CHEM CALLs.
79C     Info(4) = # of accepted steps.
80C     Info(5) = # of rejected steps.
81 
82      KPP_REAL  K1(NVAR), K2(NVAR), K3(NVAR)
83      KPP_REAL  F1(NVAR), JAC(LU_NONZERO)
84      KPP_REAL  DFDT(NVAR)
85      KPP_REAL  Hmin,Hmax,Hnew,Hstart,ghinv,uround
86      KPP_REAL  Y(NVAR), Ynew(NVAR)
87      KPP_REAL  AbsTol(NVAR), RelTol(NVAR)
88      KPP_REAL  T, Tnext, H, Hold, Tplus
89      KPP_REAL  ERR, factor, facmax
90      KPP_REAL  tau, beta, elo, dround, a21, c21, c31, c32
91      KPP_REAL  gamma3, d1, d2, d3, gam
92      INTEGER    n,nfcn,njac,Naccept,Nreject,i,j,ier
93      INTEGER    Info(5)
94      LOGICAL    IsReject, Autonomous, Embed3
95      EXTERNAL    FUNC_CHEM, JAC_CHEM                                                                                               
96
97      KPP_REAL  gamma, m1, m2, alpha, beta1, beta2, delta, w, e
98 
99c     Initialization of counters, etc.
100      Autonomous = Info(1) .EQ. 1
101      Embed3  = Info(2) .EQ. 1
102      uround  = 1.d-15
103      dround  = dsqrt(uround)
104      H = DMAX1(1.d-8, Hmin)
105      Tplus = T
106      IsReject = .false.
107      Naccept  = 0
108      Nreject  = 0
109      Nfcn     = 0
110      Njac     = 0
111     
112C     Method Parameters     
113      gamma = 1.d0 + 1.d0/sqrt(2.d0)
114      a21   = - 1.d0/gamma
115      m1 = -3.d0/(2.d0*gamma)
116      m2 = -1.d0/(2.d0*gamma)
117      c21 = -2.d0/gamma
118      c31 = -1.0D0/gamma**2*(1.0D0-7.0D0*gamma+9.0D0*gamma**2)
119     &         /(-1.0D0+2.0D0*gamma)
120      c32 = -1.0D0/gamma**2*(1.0D0-6.0D0*gamma+6.0D0*gamma**2)
121     &          /(-1.0D0+2.0D0*gamma)/2
122      gamma3 = 0.5D0 - 2*gamma
123      d1 = ((-9.0D0*gamma+8.0D0*gamma**2+2.0D0)/gamma**2/
124     &          (-1.0D0+2*gamma))/6.0D0
125      d2 = ((-1.0D0+3.0D0*gamma)/gamma**2/
126     &          (-1.0D0+2.0D0*gamma))/6.0D0
127      d3 = -1.0D0/(3.0D0*gamma)
128 
129C === Start the time loop ===
130       DO WHILE (T .LT. Tnext)
131
13210     CONTINUE
133
134       Tplus = T + H
135       IF ( Tplus .gt. Tnext ) THEN
136          H = Tnext - T
137          Tplus = Tnext
138       END IF
139 
140       CALL JAC_CHEM( T, Y, JAC )
141 
142       Njac = Njac+1
143       ghinv = -1.0d0/(gamma*H)
144       DO 20 j=1,NVAR
145         JAC(LU_DIAG(j)) = JAC(LU_DIAG(j)) + ghinv
146 20    CONTINUE
147       CALL KppDecomp (JAC, ier)
148 
149       IF (ier.ne.0) THEN
150         IF ( H.gt.Hmin) THEN
151            H = 5.0d-1*H
152            GO TO 10
153         ELSE
154            PRINT *,'IER <> 0, H=',H
155            STOP
156         END IF
157       END IF
158 
159       CALL FUNC_CHEM( T, Y, F1 )
160 
161C ====== NONAUTONOMOUS CASE ===============
162       IF (.NOT. Autonomous) THEN
163         tau = DSIGN(DROUND*DMAX1( 1.0d-6, DABS(T) ), T)
164         CALL FUNC_CHEM( T+tau, Y, K2)
165         nfcn=nfcn+1
166         DO 30 j = 1,NVAR
167           DFDT(j) = ( K2(j)-F1(j) )/tau
168 30      CONTINUE
169       END IF ! .NOT.Autonomous
170 
171C ----- STAGE 1 -----
172       delta = gamma*H
173       DO 40 j = 1,NVAR
174          K1(j) =  F1(j) 
175 40    CONTINUE
176       IF (.NOT.Autonomous) THEN
177         DO 45 j = 1,NVAR
178           K1(j) = K1(j) + delta*DFDT(j)
179 45      CONTINUE       
180       END IF ! .NOT.Autonomous
181       CALL KppSolve (JAC, K1)
182 
183C ----- STAGE 2  -----
184       DO 50 j = 1,NVAR
185         Ynew(j) = Y(j) + a21*K1(j)
186 50    CONTINUE
187       CALL FUNC_CHEM( T+H, Ynew, F1)
188       nfcn=nfcn+1
189       beta = -c21/H
190       DO 55 j = 1,NVAR
191         K2(j) = F1(j) + beta*K1(j) 
192 55    CONTINUE
193       IF (.NOT.Autonomous) THEN
194         delta = -gamma*H
195         DO 56 j = 1,NVAR
196           K2(j) = K2(j) + delta*DFDT(j)
197 56      CONTINUE       
198       END IF ! .NOT.Autonomous
199       CALL KppSolve (JAC, K2)
200 
201C ----- STAGE 3  -----
202       IF (Embed3) THEN
203       beta1 = -c31/H
204       beta2 = -c32/H
205       delta = gamma3*H
206       DO 57 j = 1,NVAR
207         K3(j) = F1(j) + beta1*K1(j) + beta2*K2(j) 
208 57    CONTINUE
209       IF (.NOT.Autonomous) THEN
210         DO 58 j = 1,NVAR
211           K3(j) = K3(j) + delta*DFDT(j)
212 58      CONTINUE       
213       END IF ! .NOT.Autonomous
214       CALL KppSolve (JAC, K3)
215       END IF ! Embed3
216 
217
218C ---- The Solution ---
219       DO 120 j = 1,NVAR
220         Ynew(j) = Y(j) + m1*K1(j) + m2*K2(j)
221 120   CONTINUE
222 
223 
224C ====== Error estimation ========
225 
226        ERR=0.d0
227        DO 130 i=1,NVAR
228           w = AbsTol(i) + RelTol(i)*DMAX1(DABS(Y(i)),DABS(Ynew(i)))
229           IF ( Embed3 ) THEN
230             e = d1*K1(i) + d2*K2(i) + d3*K3(i)
231           ELSE
232             e = 1.d0/(2.d0*gamma)*(K1(i)+K2(i))
233           END IF  ! Embed3
234           ERR = ERR + ( e/w )**2
235 130    CONTINUE
236        ERR = DMAX1( uround, DSQRT( ERR/NVAR ) )
237 
238C ======= Choose the stepsize ===============================
239 
240        IF ( Embed3 ) THEN
241            elo = 3.0D0 ! estimator local order
242        ELSE
243            elo = 2.0D0
244        END IF   
245        factor = DMAX1(2.0D-1,DMIN1(6.0D0,ERR**(1.0D0/elo)/.9D0))
246        Hnew   = DMIN1(Hmax,DMAX1(Hmin, H/factor))
247 
248C ======= Rejected/Accepted Step ============================
249 
250        IF ( (ERR.gt.1).and.(H.gt.Hmin) ) THEN
251          IsReject = .true.
252          H = DMIN1(H/10,Hnew)
253          Nreject  = Nreject+1
254        ELSE
255          DO 140 i=1,NVAR
256             Y(i)  = Ynew(i)
257 140      CONTINUE
258          T = Tplus
259          IF (.NOT.IsReject) THEN
260              H = Hnew   ! Do not increase stepsize IF previous step was rejected
261          END IF   
262          IsReject = .false.
263          Naccept = Naccept+1
264        END IF
265 
266C ======= END of the time loop ===============================
267      END DO
268 
269 
270C ======= Output Information =================================
271      Info(2) = Nfcn
272      Info(3) = Njac
273      Info(4) = Naccept
274      Info(5) = Nreject
275 
276      RETURN
277      END
278 
279 
280 
281      SUBROUTINE FUNC_CHEM( T, Y, P )
282      INCLUDE 'KPP_ROOT_params.h'
283      INCLUDE 'KPP_ROOT_global.h'
284      KPP_REAL  T, Told
285      KPP_REAL  Y(NVAR), P(NVAR)
286      Told = TIME
287      TIME = T
288      CALL Update_SUN()
289      CALL Update_RCONST()
290      CALL Fun( Y,  FIX, RCONST, P )
291      TIME = Told
292      RETURN
293      END
294
295 
296      SUBROUTINE JAC_CHEM( T, Y, J )
297      INCLUDE 'KPP_ROOT_params.h'
298      INCLUDE 'KPP_ROOT_global.h'
299      KPP_REAL  Told, T
300      KPP_REAL  Y(NVAR), J(LU_NONZERO)
301      Told = TIME
302      TIME = T
303      CALL Update_SUN()
304      CALL Update_RCONST()
305      CALL Jac_SP( Y,  FIX, RCONST, J )
306      TIME = Told
307      RETURN
308      END                                                                                                                 
309 
310
311
312
313
314                                                                                                                           
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.