source: codes/icosagcm/devel/src/kernels_hex/compute_NH_geopot.k90 @ 724

Last change on this file since 724 was 724, checked in by dubos, 6 years ago

devel : updated generated kernels ; added missing SIMD directives
File size: 5.2 KB
Line 
1   !--------------------------------------------------------------------------
2   !---------------------------- compute_NH_geopot ----------------------------------
3   tau2_g=tau*tau/g
4   g2=g*g
5   gm2 = 1./g2
6   vreff = Treff*cpp/preff*kappa
7   gamma = 1./(1.-kappa)
8   !$OMP BARRIER
9   ! compute Phi_star
10   DO l = 1,llm+1
11      !DIR$ SIMD
12      DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
13         Phi_star_il(ij,l) = Phi_il(ij,l) + tau*g2*(W_il(ij,l)/m_il(ij,l)-tau)
14      END DO
15   END DO
16   ! Newton-Raphson iteration : Phi_il contains current guess value
17   DO iter=1,2 ! 2 iterations should be enough
18      ! Compute pressure, A_ik
19      SELECT CASE(caldyn_thermo)
20      CASE(thermo_theta)
21         DO l = 1,llm
22            !DIR$ SIMD
23            DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
24               rho_ij = (g*m_ik(ij,l))/(Phi_il(ij,l+1)-Phi_il(ij,l))
25               X_ij = (cpp/preff)*kappa*theta(ij,l)*rho_ij
26               p_ik(ij,l) = preff*(X_ij**gamma)
27               c2_mik = gamma*p_ik(ij,l)/(rho_ij*m_ik(ij,l)) ! c^2 = gamma*R*T = gamma*p/rho
28               A_ik(ij,l) = c2_mik*(tau/g*rho_ij)**2
29            END DO
30         END DO
31      CASE(thermo_entropy)
32         DO l = 1,llm
33            !DIR$ SIMD
34            DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
35               rho_ij = (g*m_ik(ij,l))/(Phi_il(ij,l+1)-Phi_il(ij,l))
36               X_ij = log(vreff*rho_ij) + theta(ij,l)/cpp
37               p_ik(ij,l) = preff*exp(X_ij*gamma)
38               c2_mik = gamma*p_ik(ij,l)/(rho_ij*m_ik(ij,l)) ! c^2 = gamma*R*T = gamma*p/rho
39               A_ik(ij,l) = c2_mik*(tau/g*rho_ij)**2
40            END DO
41         END DO
42      CASE DEFAULT
43         PRINT *, 'caldyn_thermo not supported by compute_NH_geopot', caldyn_thermo
44         STOP
45      END SELECT
46      ! NB : A(1), A(llm), R(1), R(llm+1) = 0 => x(l)=0 at l=1,llm+1 => flat, rigid top and bottom
47      ! Solve -A(l-1)x(l-1) + B(l)x(l) - A(l)x(l+1) = R(l) using Thomas algorithm
48      ! Compute residual R_il and B_il
49      !DIR$ SIMD
50      DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
51         ! bottom interface l=1
52         ml_g2 = gm2*m_il(ij,1)
53         B_il(ij,1) = A_ik(ij,1) + ml_g2 + tau2_g*rho_bot
54         R_il(ij,1) = ml_g2*( Phi_il(ij,1)-Phi_star_il(ij,1)) &
55         + tau2_g*( p_ik(ij,1)-pbot+rho_bot*(Phi_il(ij,1)-PHI_BOT(ij)) )
56      END DO
57      DO l = 2,llm
58         !DIR$ SIMD
59         DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
60            ! inner interfaces
61            ml_g2 = gm2*m_il(ij,l)
62            B_il(ij,l) = A_ik(ij,l)+A_ik(ij,l-1) + ml_g2
63            R_il(ij,l) = ml_g2*( Phi_il(ij,l)-Phi_star_il(ij,l)) &
64            + tau2_g*(p_ik(ij,l)-p_ik(ij,l-1))
65            ! consistency check : if Wil=0 and initial state is in hydrostatic balance
66            ! then Phi_star_il(ij,l) = Phi_il(ij,l) - tau^2*g^2
67            ! and residual = tau^2*(ml+(1/g)dl_pi)=0
68         END DO
69      END DO
70      !DIR$ SIMD
71      DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
72         ! top interface l=llm+1
73         ml_g2 = gm2*m_il(ij,llm+1)
74         B_il(ij,llm+1) = A_ik(ij,llm+1 -1) + ml_g2
75         R_il(ij,llm+1) = ml_g2*( Phi_il(ij,llm+1)-Phi_star_il(ij,llm+1)) &
76         + tau2_g*( ptop-p_ik(ij,llm+1 -1) )
77      END DO
78      !
79      ! Forward sweep :
80      ! C(0)=0, C(l) = -A(l) / (B(l)+A(l-1)C(l-1)),
81      ! D(0)=0, D(l) = (R(l)+A(l-1)D(l-1)) / (B(l)+A(l-1)C(l-1))
82      !DIR$ SIMD
83      DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
84         X_ij = 1./B_il(ij,1)
85         C_ik(ij,1) = -A_ik(ij,1) * X_ij
86         D_il(ij,1) = R_il(ij,1) * X_ij
87      END DO
88      DO l = 2,llm
89         !DIR$ SIMD
90         DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
91            X_ij = 1./( B_il(ij,l) + A_ik(ij,l-1)*C_ik(ij,l-1) )
92            C_ik(ij,l) = -A_ik(ij,l) * X_ij
93            D_il(ij,l) = (R_il(ij,l)+A_ik(ij,l-1)*D_il(ij,l-1)) * X_ij
94         END DO
95      END DO
96      !DIR$ SIMD
97      DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
98         X_ij = 1./( B_il(ij,llm+1) + A_ik(ij,llm+1 -1)*C_ik(ij,llm+1 -1) )
99         D_il(ij,llm+1) = (R_il(ij,llm+1)+A_ik(ij,llm+1 -1)*D_il(ij,llm+1 -1)) * X_ij
100         ! Back substitution :
101         ! x(i) = D(i)-C(i)x(i+1), x(llm+1)=0
102         ! + Newton-Raphson update
103         ! top interface l=llm+1
104         x_il(ij,llm+1) = D_il(ij,llm+1)
105         Phi_il(ij,llm+1) = Phi_il(ij,llm+1) - x_il(ij,llm+1)
106      END DO
107      DO l = llm,1,-1
108         !DIR$ SIMD
109         DO ij=ij_omp_begin_ext,ij_omp_end_ext
110            ! Back substitution at lower interfaces
111            x_il(ij,l) = D_il(ij,l) - C_ik(ij,l)*x_il(ij,l+1)
112            Phi_il(ij,l) = Phi_il(ij,l) - x_il(ij,l)
113         END DO
114      END DO
115      IF(debug_hevi_solver) THEN
116         PRINT *, '[hevi_solver] A,B', iter, MAXVAL(ABS(A_ik)),MAXVAL(ABS(B_il))
117         PRINT *, '[hevi_solver] C,D', iter, MAXVAL(ABS(C_ik)),MAXVAL(ABS(D_il))
118         DO l=1,llm+1
119            WRITE(*,'(A,I2.1,I3.2,E9.2)'), '[hevi_solver] x_il', iter,l, MAXVAL(ABS(x_il(l,:)))
120         END DO
121         DO l=1,llm+1
122            WRITE(*,'(A,I2.1,I3.2,E9.2)'), '[hevi_solver] R_il', iter,l, MAXVAL(ABS(R_il(l,:)))
123         END DO
124      END IF
125   END DO ! Newton-Raphson
126   !$OMP BARRIER
127   debug_hevi_solver=.FALSE.
128   !---------------------------- compute_NH_geopot ----------------------------------
129   !--------------------------------------------------------------------------
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.