source: codes/icosagcm/devel/Python/test/py/slice_GW_NH.py @ 656

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devel/unstructured : some improvement of test cases

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1from dynamico.meshes import Cartesian_mesh as Mesh
2from dynamico import meshes
3from dynamico import unstructured as unst
4from dynamico import dyn
5from dynamico import time_step
6from dynamico import DCMIP
7
8import math as math
9import matplotlib.pyplot as plt
10import numpy as np
11import time
12
13unst.setvar('nb_threads', 1)
14
15def run(mesh,metric,thermo,BC,caldyn_eta,u, m0ik,gas0,Phi0_il, T=300., courant=2.9):
16    caldyn_thermo = unst.thermo_entropy
17    g = mesh.dx/metric.dx_g0
18
19    dt = courant*.5*dx/np.sqrt(gas0.c2.max())
20    nt=int(T/dt)+1
21    dt=T/nt
22    print 'nt,dt,dx', nt,dt,dx
23
24    Sik = m0ik*gas0.s
25    m0ik = m0ik/dx # NB : different definitions of mass field in DYNAMICO / Slice
26    if caldyn_thermo == unst.thermo_theta:
27        theta0 = thermo.T0*np.exp(gas0.s/thermo.Cpd)
28        S0ik = m0ik*theta0
29    else:
30        S0ik = m0ik*gas0.s
31
32    u0=mesh.field_u() 
33    u0[:,range(0,2*nx,2),:] = u*mesh.dx # Doppler shift by u
34    flow0=(m0ik,S0ik,u0,Phi0_il,0*Phi0_il)
35
36    if False: # time stepping in Python
37        caldyn = unst.Caldyn_NH(caldyn_thermo,caldyn_eta, mesh,thermo,BC,g)
38        scheme = time_step.ARK2(caldyn.bwd_fast_slow, dt, a32=0.7)
39        #scheme = time_step.ARK3(caldyn.bwd_fast_slow, dt)
40        def next_flow(m,S,u,Phi,W):
41            m,S,u,Phi,W = scheme.advance((m,S,u,Phi,W),nt)
42            return m,S,u,Phi,W
43    else: # time stepping in Fortran
44        scheme = time_step.ARK2(None, dt, a32=0.7)
45        caldyn_step = unst.caldyn_step_NH(mesh,scheme,nt, 
46                                          caldyn_thermo,caldyn_eta,thermo,BC,g)
47        def next_flow(m,S,u,Phi,W):
48            caldyn_step.mass[:,:], caldyn_step.theta_rhodz[:,:], caldyn_step.u[:,:] = m,S,u
49            caldyn_step.geopot[:,:], caldyn_step.W[:,:] = Phi,W
50            caldyn_step.next()
51            return (caldyn_step.mass.copy(), caldyn_step.theta_rhodz.copy(), caldyn_step.u.copy(),
52                    caldyn_step.geopot.copy(), caldyn_step.W.copy())
53
54    m,S,u,Phi,W=flow0
55
56    for i in range(12):
57        time1=time.time()
58        m,S,u,Phi,W = next_flow(m,S,u,Phi,W)
59        time2=time.time()
60        print 'ms per time step : ', 1000*(time2-time1)/nt
61
62        w=.5*(W[:,0:llm]+W[:,1:llm+1])/m
63#        junk,fast,slow = caldyn.bwd_fast_slow(flow, 0.)
64#        zz=caldyn.geopot[:,0:llm]/metric.g0/1000
65        zz=Phi[:,0:llm]/metric.g0/1000
66        print 'ptop, model top (m) :', unst.getvar('ptop'), Phi.max()/unst.getvar('g')
67
68        def plt_axes():
69            plt.plot(xx,zz[:,llm/4])
70            plt.plot(xx,zz[:,llm/2])
71            plt.plot(xx,zz[:,3*llm/4])
72            plt.ylim(0,ztop/1000.)
73            plt.colorbar()
74
75#        plt.figure(figsize=(12,3))
76#        ucomp = mesh.ucomp(u)
77#        plt.pcolor(xx,zz,caldyn.pk)
78#        plt_axes()
79#        plt.title("T(t = %f s)" % ((i+1)*dt*nt))
80#        plt.savefig('fig_slice_GW_NH/T%02d.png'%i)
81#        plt.close()
82#
83        plt.figure(figsize=(12,3))
84        ucomp = mesh.ucomp(u)
85        plt.pcolor(xx,zz,ucomp[0,:,:]/dx)
86        plt_axes()
87        plt.title("u(t = %f s)" % ((i+1)*dt*nt))
88        plt.savefig('fig_slice_GW_NH/U%02d.png'%i)
89        plt.close()
90
91        plt.figure(figsize=(12,3))
92        plt.pcolor(xx,zz,w)
93        plt_axes()
94        plt.title("w(t = %f s)" % ((i+1)*dt*nt))
95        plt.savefig('fig_slice_GW_NH/W%02d.png'%i)
96        plt.close()
97
98def deform(x,eta): # x and eta go from 0 to 1
99    h0, dd, xi = 2000., 5000., 4000.
100    cos2=lambda x: np.cos(np.pi*x)**2
101    gauss=lambda x: np.exp(-x*x)
102    xx = x*Lx
103    phis = h0*gauss(xx/dd)*cos2(xx/xi)
104    return (phis/ztop)*np.sin(np.pi*eta)
105
106#Lx, nx, llm = 3e5, 100, 1e4, 30
107Lx, nx, ztop, llm = 3e5, 300, 3e4, 80
108nqdyn, ny, dx = 1, 1, Lx/nx
109mesh = Mesh(nx,ny,llm,nqdyn,nx*dx,ny*dx,0.)
110xx,ll = mesh.xx[:,0,:]/1000, mesh.ll[:,0,:]
111
112metric, thermo, BC, m0ik, gas0, Phi0_il, u0_jk = DCMIP.DCMIP31(Lx, nx, llm, deform=deform, dTheta=1.)
113#metric, thermo, BC, m0ik, gas0, Phi0_il, u0_jk = DCMIP.DCMIP21(Lx, nx, llm, deform=deform, h0=0.)
114
115BC.rho_bot = 1e6*BC.rho_bot # large stiffness
116
117mass_bl,mass_dak,mass_dbk = meshes.compute_hybrid_coefs(m0ik)
118unst.ker.dynamico_init_hybrid(mass_bl,mass_dak,mass_dbk)
119
120run(mesh,metric,thermo,BC,unst.eta_mass,20.,  m0ik,gas0,Phi0_il, courant=2.) # lower courant number required if h0=2000m
121#run(mesh,metric,thermo,BC,unst.eta_lag,20.,  m0ik,gas0,Phi0_il)
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