-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 13
/
lgr_composite_gradient.cpp
328 lines (318 loc) · 14.2 KB
/
lgr_composite_gradient.cpp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
#include <lgr_composite_inline.hpp>
#include <lgr_composite_tetrahedron.hpp>
#include <lgr_state.hpp>
namespace lgr {
namespace composite_tetrahedron {
HPC_NOINLINE HPC_HOST_DEVICE inline void
get_O_inv(O_t const& O, O_t& O_inv) noexcept
{
for (int tet = 0; tet < 12; ++tet) {
O_inv[tet] = inverse(O[tet]);
}
}
HPC_NOINLINE HPC_HOST_DEVICE inline void
get_subtet_proj_M(subtet_proj_t& sub_tet_int_proj_M) noexcept
{
sub_tet_int_proj_M[0](0, 0) = 0.008333333333333333;
sub_tet_int_proj_M[0](0, 1) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[0](0, 2) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[0](0, 3) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[0](1, 0) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[0](1, 1) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[0](1, 2) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[0](1, 3) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[0](2, 0) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[0](2, 1) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[0](2, 2) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[0](2, 3) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[0](3, 0) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[0](3, 1) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[0](3, 2) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[0](3, 3) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[1](0, 0) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[1](0, 1) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[1](0, 2) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[1](0, 3) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[1](1, 0) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[1](1, 1) = 0.008333333333333333;
sub_tet_int_proj_M[1](1, 2) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[1](1, 3) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[1](2, 0) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[1](2, 1) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[1](2, 2) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[1](2, 3) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[1](3, 0) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[1](3, 1) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[1](3, 2) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[1](3, 3) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[2](0, 0) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[2](0, 1) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[2](0, 2) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[2](0, 3) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[2](1, 0) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[2](1, 1) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[2](1, 2) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[2](1, 3) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[2](2, 0) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[2](2, 1) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[2](2, 2) = 0.008333333333333333;
sub_tet_int_proj_M[2](2, 3) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[2](3, 0) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[2](3, 1) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[2](3, 2) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[2](3, 3) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[3](0, 0) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[3](0, 1) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[3](0, 2) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[3](0, 3) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[3](1, 0) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[3](1, 1) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[3](1, 2) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[3](1, 3) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[3](2, 0) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[3](2, 1) = 0.00026041666666666666;
sub_tet_int_proj_M[3](2, 2) = 0.0005208333333333333;
sub_tet_int_proj_M[3](2, 3) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[3](3, 0) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[3](3, 1) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[3](3, 2) = 0.0015625;
sub_tet_int_proj_M[3](3, 3) = 0.008333333333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](0, 0) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](0, 1) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](0, 2) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](0, 3) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](1, 0) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](1, 1) = 0.002018229166666667;
sub_tet_int_proj_M[4](1, 2) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](1, 3) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](2, 0) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](2, 1) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](2, 2) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](2, 3) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](3, 0) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](3, 1) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[4](3, 2) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[4](3, 3) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[5](0, 0) = 0.00006510416666666667;
sub_tet_int_proj_M[5](0, 1) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[5](0, 2) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[5](0, 3) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[5](1, 0) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[5](1, 1) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[5](1, 2) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[5](1, 3) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[5](2, 0) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[5](2, 1) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[5](2, 2) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[5](2, 3) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[5](3, 0) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[5](3, 1) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[5](3, 2) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[5](3, 3) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](0, 0) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](0, 1) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](0, 2) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](0, 3) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](1, 0) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](1, 1) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](1, 2) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](1, 3) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](2, 0) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](2, 1) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[6](2, 2) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](2, 3) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](3, 0) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](3, 1) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](3, 2) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[6](3, 3) = 0.002018229166666667;
sub_tet_int_proj_M[7](0, 0) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[7](0, 1) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[7](0, 2) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[7](0, 3) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[7](1, 0) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[7](1, 1) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[7](1, 2) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[7](1, 3) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[7](2, 0) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[7](2, 1) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[7](2, 2) = 0.00006510416666666667;
sub_tet_int_proj_M[7](2, 3) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[7](3, 0) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[7](3, 1) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[7](3, 2) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[7](3, 3) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[8](0, 0) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[8](0, 1) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[8](0, 2) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[8](0, 3) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[8](1, 0) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[8](1, 1) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[8](1, 2) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[8](1, 3) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[8](2, 0) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[8](2, 1) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[8](2, 2) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[8](2, 3) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[8](3, 0) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[8](3, 1) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[8](3, 2) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[8](3, 3) = 0.00006510416666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](0, 0) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](0, 1) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[9](0, 2) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](0, 3) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[9](1, 0) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[9](1, 1) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](1, 2) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](1, 3) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[9](2, 0) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](2, 1) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](2, 2) = 0.002018229166666667;
sub_tet_int_proj_M[9](2, 3) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](3, 0) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[9](3, 1) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[9](3, 2) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[9](3, 3) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[10](0, 0) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[10](0, 1) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[10](0, 2) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[10](0, 3) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[10](1, 0) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[10](1, 1) = 0.00006510416666666667;
sub_tet_int_proj_M[10](1, 2) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[10](1, 3) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[10](2, 0) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[10](2, 1) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[10](2, 2) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[10](2, 3) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[10](3, 0) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[10](3, 1) = 0.0001953125;
sub_tet_int_proj_M[10](3, 2) = 0.0009765625;
sub_tet_int_proj_M[10](3, 3) = 0.0011067708333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](0, 0) = 0.002018229166666667;
sub_tet_int_proj_M[11](0, 1) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](0, 2) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](0, 3) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](1, 0) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](1, 1) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](1, 2) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](1, 3) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](2, 0) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](2, 1) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](2, 2) = 0.0004557291666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](2, 3) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](3, 0) = 0.0008463541666666667;
sub_tet_int_proj_M[11](3, 1) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](3, 2) = 0.0003255208333333333;
sub_tet_int_proj_M[11](3, 3) = 0.0004557291666666667;
}
HPC_NOINLINE HPC_HOST_DEVICE inline void
get_M_inv(hpc::array<double, 12> const& O_det, matrix4x4<double>& M_inv) noexcept
{
auto M = matrix4x4<double>::zero();
subtet_proj_t sub_tet_int_proj_M;
get_subtet_proj_M(sub_tet_int_proj_M);
for (int tet = 0; tet < 12; ++tet) {
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
M(i, j) += O_det[tet] * sub_tet_int_proj_M[tet](i, j);
}
}
}
M_inv = inverse(M);
}
HPC_NOINLINE HPC_HOST_DEVICE inline void
get_SOL(
hpc::array<double, 12> const& O_det,
O_t const& O_inv,
subtet_int_t const& subtet_int,
S_t const& S,
SOL_t& SOL) noexcept
{
for (auto& a : SOL)
for (auto& b : a) b = hpc::vector3<double>::zero();
for (int tet = 0; tet < 12; ++tet) {
for (int node = 0; node < 10; ++node) {
for (int dim1 = 0; dim1 < 3; ++dim1) {
for (int dim2 = 0; dim2 < 3; ++dim2) {
for (int pt = 0; pt < 4; ++pt) {
SOL[pt][node](dim1) += O_det[tet] * S[tet][node](dim2) * O_inv[tet](dim2, dim1) * subtet_int[tet][pt];
}
}
}
}
}
}
HPC_NOINLINE HPC_HOST_DEVICE inline void
get_basis_gradients(
hpc::array<hpc::vector3<double>, 10> const& node_coords,
hpc::array<hpc::array<hpc::vector3<double>, 10>, 4>& grad_N) noexcept
{
for (auto& a : grad_N) {
for (auto& b : a) {
b = hpc::vector3<double>::zero();
}
}
hpc::array<hpc::vector3<double>, 4> ref_points;
get_ref_points(ref_points);
subtet_int_t subtet_int;
get_subtet_int(subtet_int);
S_t S;
get_S(S);
O_t O;
get_O(node_coords, S, O);
O_t O_inv;
get_O_inv(O, O_inv);
hpc::array<double, 12> O_det;
get_O_det(O, O_det);
matrix4x4<double> M_inv;
get_M_inv(O_det, M_inv);
SOL_t SOL;
get_SOL(O_det, O_inv, subtet_int, S, SOL);
for (int node = 0; node < 10; ++node) {
for (int pt = 0; pt < 4; ++pt) {
auto const lambda = get_barycentric(ref_points[pt]);
for (int d = 0; d < 3; ++d) {
for (int l1 = 0; l1 < 4; ++l1) {
for (int l2 = 0; l2 < 4; ++l2) {
grad_N[pt][node](d) += lambda[l1] * M_inv(l1, l2) * SOL[l2][node](d);
}
}
}
}
}
}
} // namespace composite_tetrahedron
void
initialize_composite_tetrahedron_grad_N(state& s)
{
auto const element_nodes_to_nodes = s.elements_to_nodes.cbegin();
auto const nodes_to_x = s.x.cbegin();
auto const point_nodes_to_grad_N = s.grad_N.begin();
auto const elements_to_element_nodes = s.elements * s.nodes_in_element;
auto const elements_to_points = s.elements * s.points_in_element;
auto const points_to_point_nodes = s.points * s.nodes_in_element;
auto const nodes_in_element = s.nodes_in_element;
auto const points_in_element = s.points_in_element;
auto functor = [=] HPC_DEVICE(element_index const element) {
auto const element_nodes = elements_to_element_nodes[element];
hpc::array<hpc::vector3<double>, 10> node_coords;
for (auto const node_in_element : nodes_in_element) {
auto const node = element_nodes_to_nodes[element_nodes[node_in_element]];
node_coords[hpc::weaken(node_in_element)] = hpc::vector3<double>(nodes_to_x[node].load());
}
hpc::array<hpc::array<hpc::vector3<double>, 10>, 4> grad_N;
composite_tetrahedron::get_basis_gradients(node_coords, grad_N);
auto const element_points = elements_to_points[element];
for (auto const qp : points_in_element) {
auto const point = element_points[qp];
auto const point_nodes = points_to_point_nodes[point];
for (auto const a : nodes_in_element) {
auto const point_node = point_nodes[a];
point_nodes_to_grad_N[point_node] = hpc::basis_gradient<double>(grad_N[hpc::weaken(qp)][hpc::weaken(a)]);
}
}
};
hpc::for_each(hpc::device_policy(), s.elements, functor);
}
} // namespace lgr