bem_injection

乱数シード設定と粒子位置/速度サンプリングを担う粒子注入モジュール。

Uses

Help

Graph Key

Nodes of different colours represent the following:

Solid arrows point from a submodule to the (sub)module which it is descended from. Dashed arrows point from a module or program unit to modules which it uses.
Where possible, edges connecting nodes are given different colours to make them easier to distinguish in large graphs.

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Graph Key

Nodes of different colours represent the following:

Solid arrows point from a submodule to the (sub)module which it is descended from. Dashed arrows point from a module or program unit to modules which it uses.
Where possible, edges connecting nodes are given different colours to make them easier to distinguish in large graphs.

Functions

public function compute_inflow_flux_from_drifting_maxwellian(number_density_m3, temperature_k, m_particle, drift_velocity, inward_normal, vmin_normal) result(gamma_in)

drifting Maxwellian の片側流入束 [#/m^2/s] を返す。

Arguments

Type	Intent	Optional		Name
real(kind=dp),	intent(in)		::	number_density_m3	粒子数密度 [1/m^3]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	temperature_k	温度 [K]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	m_particle	粒子1個あたりの質量 [kg]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	drift_velocity(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	inward_normal(3)
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	vmin_normal	法線速度の下限 [m/s]（省略時は 0）。

Return Value real(kind=dp)

public function compute_face_area_from_bounds(inject_face, pos_low, pos_high) result(area)

注入面上の矩形開口から有効面積[m^2]を返す。

Arguments

Type	Intent		Name
character(len=*),	intent(in)	::	inject_face	注入面識別子（`x_low/x_high/y_low/y_high/z_low/z_high`）。
real(kind=dp),	intent(in)	::	pos_low(3)
real(kind=dp),	intent(in)	::	pos_high(3)

Return Value real(kind=dp)

Subroutines

public subroutine seed_rng(seed)

与えたシード列またはシステム時刻からFortran乱数生成器を初期化する。

Arguments

Type	Intent	Optional	Attributes		Name
integer(kind=i32),	intent(in),	optional		::	seed(:)

public subroutine sample_uniform_positions(low, high, x)

直方体領域 [low, high] 内で一様分布の初期位置をサンプリングする。

Arguments

Type	Intent		Name
real(kind=dp),	intent(in)	::	low(3)
real(kind=dp),	intent(in)	::	high(3)
real(kind=dp),	intent(out)	::	x(:,:)

public subroutine sample_shifted_maxwell_velocities(drift_velocity, m_particle, v, temperature_k, thermal_speed)

ドリフト速度付きMaxwell分布(温度または熱速度指定)から粒子速度を生成する。

Arguments

Type	Intent	Optional		Name
real(kind=dp),	intent(in)		::	drift_velocity(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	m_particle	粒子1個あたりの質量 [kg]（`temperature_k` 指定時に使用）。
real(kind=dp),	intent(out)		::	v(:,:)
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	temperature_k	熱運動の温度 [K]（`thermal_speed` 未指定時に使用）。
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	thermal_speed	熱速度の標準偏差 `sigma` [m/s]（指定時は温度より優先）。

public subroutine init_random_beam_particles(pcls, n, q_particle, m_particle, w_particle, pos_low, pos_high, drift_velocity, temperature_k, thermal_speed)

指定粒子数ぶんの位置/速度/電荷/質量/重みを生成し particles_soa を初期化する。

Arguments

Type	Intent	Optional		Name
type(particles_soa),	intent(out)		::	pcls	生成した粒子群を保持する `particles_soa`。
integer(kind=i32),	intent(in)		::	n	生成するマクロ粒子数。
real(kind=dp),	intent(in)		::	q_particle	粒子1個あたりの電荷 [C]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	m_particle	粒子1個あたりの電荷 [C]。粒子1個あたりの質量 [kg]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	w_particle	粒子1個あたりの電荷 [C]。粒子1個あたりの質量 [kg]。粒子1個あたりのマクロ粒子重み。
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_low(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_high(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	drift_velocity(3)
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	temperature_k	熱運動の温度 [K]（`thermal_speed` 未指定時に使用）。
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	thermal_speed	熱運動の温度 [K]（`thermal_speed` 未指定時に使用）。熱速度の標準偏差 `sigma` [m/s]（指定時は温度より優先）。

public subroutine compute_macro_particles_for_batch(number_density_m3, temperature_k, m_particle, drift_velocity, box_min, box_max, inject_face, pos_low, pos_high, batch_duration, w_particle, residual, n_macro, vmin_normal)

物理流量・重み・残差から今バッチのマクロ粒子数を決める。

Arguments

Type	Intent	Optional		Name
real(kind=dp),	intent(in)		::	number_density_m3	粒子数密度 [1/m^3]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	temperature_k	温度 [K]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	m_particle	粒子1個あたりの質量 [kg]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	drift_velocity(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	box_min(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	box_max(3)
character(len=*),	intent(in)		::	inject_face	注入面識別子（`x_low/x_high/y_low/y_high/z_low/z_high`）。
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_low(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_high(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	batch_duration	1バッチの物理時間長 [s]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	w_particle	マクロ粒子重み。
real(kind=dp),	intent(inout)		::	residual	前バッチから繰り越すマクロ粒子端数（呼び出し後に更新）。
integer(kind=i32),	intent(out)		::	n_macro	今バッチで生成するマクロ粒子数。
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	vmin_normal	法線速度の下限 [m/s]（省略時は 0）。

public subroutine sample_reservoir_face_particles(box_min, box_max, inject_face, pos_low, pos_high, drift_velocity, m_particle, temperature_k, batch_duration, x, v, barrier_normal_energy, vmin_normal, position_jitter_dt, apply_barrier_energy_shift)

上流リザーバ境界から流入する粒子群を面注入としてサンプルする。

Arguments

Type	Intent	Optional		Name
real(kind=dp),	intent(in)		::	box_min(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	box_max(3)
character(len=*),	intent(in)		::	inject_face	注入面識別子（`x_low/x_high/y_low/y_high/z_low/z_high`）。
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_low(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_high(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	drift_velocity(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	m_particle	粒子1個あたりの質量 [kg]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	temperature_k	粒子1個あたりの質量 [kg]。温度 [K]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	batch_duration	粒子1個あたりの質量 [kg]。温度 [K]。 1バッチの物理時間長 [s]（現在は妥当性チェックのみ）。
real(kind=dp),	intent(out)		::	x(:,:)
real(kind=dp),	intent(out)		::	v(:,:)
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	barrier_normal_energy	法線方向のエネルギー障壁 `2 q Δφ / m` [`m^2/s^2`]（省略時 0）。
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	vmin_normal	法線速度の下限 [m/s]（省略時は `barrier_normal_energy` から自動導出）。
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	position_jitter_dt	初期位置に速度方向で与えるランダムジッタ時間幅[s]（省略時は 0）。
logical,	intent(in),	optional	::	apply_barrier_energy_shift	`.true.` のとき法線速度へ障壁エネルギー変換を適用する。

public subroutine sample_photo_raycast_particles(mesh, sim, inject_face, pos_low, pos_high, ray_direction, m_particle, temperature_k, normal_drift_speed, emit_current_density_a_m2, q_particle, rays_per_batch, x, v, w, n_emit, emit_elem_idx, global_rays_per_batch, vmin_normal)

光線を注入面からレイキャストし、最初の命中要素から光電子を放出する。

Arguments

Type	Intent	Optional		Name
type(mesh_type),	intent(in)		::	mesh	交差判定に使うメッシュ。
type(sim_config),	intent(in)		::	sim	ボックス境界条件とバッチ時間を含むシミュレーション設定。
character(len=*),	intent(in)		::	inject_face	照射面識別子（`x_low/x_high/y_low/y_high/z_low/z_high`）。
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_low(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	pos_high(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	ray_direction(3)
real(kind=dp),	intent(in)		::	m_particle	粒子1個あたりの質量 [kg]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	temperature_k	粒子1個あたりの質量 [kg]。放出温度 [K]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	normal_drift_speed	粒子1個あたりの質量 [kg]。放出温度 [K]。放出法線方向のシフト速度 [m/s]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	emit_current_density_a_m2	レイ垂直面基準の放出電流面密度 [A/m^2]。
real(kind=dp),	intent(in)		::	q_particle	レイ垂直面基準の放出電流面密度 [A/m^2]。粒子1個あたりの電荷 [C]。
integer(kind=i32),	intent(in)		::	rays_per_batch	このrankで発射するレイ本数。
real(kind=dp),	intent(out)		::	x(:,:)
real(kind=dp),	intent(out)		::	v(:,:)
real(kind=dp),	intent(out)		::	w(:)
integer(kind=i32),	intent(out)		::	n_emit	実際に放出された粒子数（`<= rays_per_batch`）。
integer(kind=i32),	intent(out),	optional	::	emit_elem_idx(:)
integer(kind=i32),	intent(in),	optional	::	global_rays_per_batch	全rank合計のレイ本数（省略時は `rays_per_batch`）。
real(kind=dp),	intent(in),	optional	::	vmin_normal	放出法線速度の下限 [m/s]（省略時は 0）。

bem_injection Module

Contents

Functions

Subroutines

Uses

Used by

Functions

public function compute_inflow_flux_from_drifting_maxwellian(number_density_m3, temperature_k, m_particle, drift_velocity, inward_normal, vmin_normal) result(gamma_in)

Arguments

Return Value real(kind=dp)

public function compute_face_area_from_bounds(inject_face, pos_low, pos_high) result(area)

Arguments

Return Value real(kind=dp)

Subroutines

public subroutine seed_rng(seed)

Arguments

public subroutine sample_uniform_positions(low, high, x)

Arguments

public subroutine sample_shifted_maxwell_velocities(drift_velocity, m_particle, v, temperature_k, thermal_speed)

Arguments

public subroutine init_random_beam_particles(pcls, n, q_particle, m_particle, w_particle, pos_low, pos_high, drift_velocity, temperature_k, thermal_speed)

Arguments

public subroutine compute_macro_particles_for_batch(number_density_m3, temperature_k, m_particle, drift_velocity, box_min, box_max, inject_face, pos_low, pos_high, batch_duration, w_particle, residual, n_macro, vmin_normal)

Arguments

public subroutine sample_reservoir_face_particles(box_min, box_max, inject_face, pos_low, pos_high, drift_velocity, m_particle, temperature_k, batch_duration, x, v, barrier_normal_energy, vmin_normal, position_jitter_dt, apply_barrier_energy_shift)

Arguments

public subroutine sample_photo_raycast_particles(mesh, sim, inject_face, pos_low, pos_high, ray_direction, m_particle, temperature_k, normal_drift_speed, emit_current_density_a_m2, q_particle, rays_per_batch, x, v, w, n_emit, emit_elem_idx, global_rays_per_batch, vmin_normal)

Arguments