source: codes/icosagcm/trunk/src/time/hevi_scheme.f90 @ 548

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1MODULE hevi_scheme_mod
2  USE prec
3  USE domain_mod
4  USE field_mod
5  USE euler_scheme_mod
6  IMPLICIT NONE
7  PRIVATE
8
9  REAL(rstd), SAVE :: wj(3), bjl(3,3), cjl(3,3), taujj(3)
10  REAL(rstd), PARAMETER, DIMENSION(3) :: zero = (/0.,0.,0./)
11
12  PUBLIC :: set_coefs_ark23, set_coefs_ark33, hevi_scheme
13
14CONTAINS
15
16  SUBROUTINE set_coefs_ark23(dt)
17    ! ARK2 scheme by Giraldo, Kelly, Constantinescu 2013
18    ! See Weller et al., 2013 - ARK2 scheme Fig. 2
19    REAL(rstd) :: dt
20    REAL(rstd), PARAMETER :: delta=.5/SQRT(2.), gamma=1.-2.*delta
21!    REAL(rstd), PARAMETER :: alpha=(3.+SQRT(8.))/6. ! original value in GKC2013
22    REAL(rstd), PARAMETER :: alpha=0.7
23    REAL(rstd), PARAMETER, DIMENSION(3) :: wj = (/delta,delta,gamma/)
24    CALL set_coefs_hevi(dt, &
25         (/ zero, (/2.*gamma,0.,0./), (/1-alpha,alpha,0./), wj /), &
26         (/ zero, (/gamma,gamma,0./), wj, wj /) )
27  END SUBROUTINE set_coefs_ark23
28
29  SUBROUTINE set_coefs_ark33(dt)
30    ! Fully-explicit RK3 scheme disguised as ARK
31    REAL(rstd) :: dt
32    CALL set_coefs_rk(dt, (/ zero, (/.5,0.,0./), (/-1.,2.,0./), (/1./6.,2./3.,1./6./) /) )
33  END SUBROUTINE set_coefs_ark33
34   
35  SUBROUTINE set_coefs_rk(dt, ajl)
36    REAL(rstd) :: dt, ajl(3,4)
37    CALL set_coefs_hevi(dt,ajl,ajl)
38  END SUBROUTINE set_coefs_rk
39
40  SUBROUTINE set_coefs_hevi(dt, ajl_slow, ajl_fast)
41    REAL(rstd) :: dt, ajl_slow(3,4), ajl_fast(3,4) ! fast/slow Butcher tableaus
42    INTEGER :: j
43    DO j=1,3
44       bjl(:,j) = dt*(ajl_slow(:,j+1)-ajl_slow(:,j))
45       cjl(:,j) = dt*(ajl_fast(:,j+1)-ajl_fast(:,j))
46       taujj(j) = dt*ajl_fast(j,j)
47    END DO
48    wj=dt*ajl_slow(:,4)
49  END SUBROUTINE set_coefs_hevi
50
51  SUBROUTINE HEVI_scheme(it, fluxt_zero)
52    USE time_mod
53    USE disvert_mod
54    USE caldyn_hevi_mod
55    USE omp_para
56    USE checksum_mod
57    LOGICAL :: fluxt_zero(ndomain) ! set to .TRUE. to start accumulating fluxes in time
58    INTEGER :: it,j,l, ind
59    REAL(rstd),POINTER :: hflux(:,:),wflux(:,:),hfluxt(:,:),wfluxt(:,:)
60
61    CALL legacy_to_DEC(f_ps, f_u)
62    DO j=1,nb_stage
63       CALL caldyn_hevi((j==1) .AND. (MOD(it,itau_out)==0), taujj(j), &
64            f_phis, f_ps,f_mass,f_theta_rhodz,f_u,f_q, &
65            f_W, f_geopot, f_hflux, f_wflux, &
66            f_dps_slow(:,j), f_dmass_slow(:,j), f_dtheta_rhodz_slow(:,j), &
67            f_du_slow(:,j), f_du_fast(:,j), &
68            f_dPhi_slow(:,j), f_dPhi_fast(:,j), &
69            f_dW_slow(:,j), f_dW_fast(:,j) )
70       ! accumulate mass fluxes for transport scheme
71       
72       DO ind=1,ndomain
73          IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
74          CALL swap_dimensions(ind)
75          hflux=f_hflux(ind);     hfluxt=f_hfluxt(ind)
76          wflux=f_wflux(ind);     wfluxt=f_wfluxt(ind)
77          CALL accumulate_fluxes(hflux,wflux, hfluxt,wfluxt, wj(j), fluxt_zero(ind))
78       END DO
79       ! update model state
80       DO l=1,j
81          IF(caldyn_eta==eta_mass) THEN
82             CALL update_2D(bjl(l,j), f_ps, f_dps_slow(:,l))
83          ELSE
84             CALL update_3D(bjl(l,j), f_mass, f_dmass_slow(:,l))
85          END IF
86          CALL update_4D(bjl(l,j), f_theta_rhodz, f_dtheta_rhodz_slow(:,l))
87          CALL update_3D(bjl(l,j), f_u, f_du_slow(:,l))
88          CALL update_3D(cjl(l,j), f_u, f_du_fast(:,l))
89          IF(.NOT. hydrostatic) THEN
90             CALL update_3D(bjl(l,j), f_W, f_dW_slow(:,l))
91             CALL update_3D(cjl(l,j), f_W, f_dW_fast(:,l))
92             CALL update_3D(bjl(l,j), f_geopot, f_dPhi_slow(:,l))
93             CALL update_3D(cjl(l,j), f_geopot, f_dPhi_fast(:,l))
94          END IF
95!$OMP BARRIER       
96       END DO
97    END DO
98    CALL DEC_to_legacy(f_ps, f_u)
99  END SUBROUTINE HEVI_scheme
100 
101  SUBROUTINE update_4D(w, f_y, f_dy)
102    USE dimensions
103    USE grid_param, ONLY : nqdyn
104    REAL(rstd) :: w
105    TYPE(t_field) :: f_y(:), f_dy(:)
106    REAL(rstd), POINTER :: y(:,:,:), dy(:,:,:)
107    INTEGER :: ind, iq
108    IF(w /= 0.) THEN
109       DO ind=1,ndomain
110          IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
111          CALL swap_dimensions(ind)
112          dy=f_dy(ind); y=f_y(ind)
113          DO iq=1,nqdyn
114             CALL compute_update_3D(w,y(:,:,iq),dy(:,:,iq))
115          END DO
116       ENDDO
117    END IF
118  END SUBROUTINE update_4D
119   
120  SUBROUTINE update_3D(w, f_y, f_dy)
121    USE dimensions
122    REAL(rstd) :: w
123    TYPE(t_field) :: f_y(:), f_dy(:)
124    REAL(rstd), POINTER :: y(:,:), dy(:,:)
125    INTEGER :: ind
126    IF(w /= 0.) THEN
127       DO ind=1,ndomain
128          IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
129          CALL swap_dimensions(ind)
130          dy=f_dy(ind); y=f_y(ind)
131          CALL compute_update_3D(w,y,dy)
132       ENDDO
133    END IF
134  END SUBROUTINE update_3D
135   
136  SUBROUTINE compute_update_3D(w, y, dy)
137    USE omp_para
138    USE disvert_mod
139    REAL(rstd) :: w
140    REAL(rstd) :: y(:,:), dy(:,:)
141    INTENT(INOUT) :: y
142    INTENT(IN) :: dy
143    INTEGER :: l
144    DO l=ll_begin,ll_end
145       y(:,l)=y(:,l)+w*dy(:,l)
146    ENDDO
147  END SUBROUTINE compute_update_3D
148 
149  SUBROUTINE update_2D(w, f_y, f_dy)
150  USE omp_para
151    REAL(rstd) :: w
152    TYPE(t_field) :: f_y(:), f_dy(:)
153    REAL(rstd), POINTER :: y(:), dy(:)
154    INTEGER :: ind
155    DO ind=1,ndomain
156       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
157       dy=f_dy(ind); y=f_y(ind)
158       IF (is_omp_level_master) CALL compute_update_2D(w,y,dy)
159    ENDDO
160  END SUBROUTINE update_2D
161   
162  SUBROUTINE compute_update_2D(w, y, dy)
163    REAL(rstd) :: w, y(:), dy(:)
164    INTENT(INOUT) :: y
165    INTENT(IN) :: dy
166    y(:)=y(:)+w*dy(:)
167  END SUBROUTINE compute_update_2D
168 
169END MODULE hevi_scheme_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.