Xyst test code coverage report
Current view: top level - Inciter - LohCG.cpp (source / functions) Hit Total Coverage
Commit: b2278901c7a653f0d92b235cc98ed02988a87738 Lines: 695 767 90.6 %
Date: 2024-12-18 15:39:37 Functions: 46 48 95.8 %
Legend: Lines: hit not hit | Branches: + taken - not taken # not executed Branches: 600 1102 54.4 %

           Branch data     Line data    Source code
       1                 :            : // *****************************************************************************
       2                 :            : /*!
       3                 :            :   \file      src/Inciter/LohCG.cpp
       4                 :            :   \copyright 2012-2015 J. Bakosi,
       5                 :            :              2016-2018 Los Alamos National Security, LLC.,
       6                 :            :              2019-2021 Triad National Security, LLC.,
       7                 :            :              2022-2024 J. Bakosi
       8                 :            :              All rights reserved. See the LICENSE file for details.
       9                 :            :   \brief     LohCG: Artificial compressibility solver for incompressible flow
      10                 :            : */
      11                 :            : // *****************************************************************************
      12                 :            : 
      13                 :            : #include "XystBuildConfig.hpp"
      14                 :            : #include "LohCG.hpp"
      15                 :            : #include "Vector.hpp"
      16                 :            : #include "Reader.hpp"
      17                 :            : #include "ContainerUtil.hpp"
      18                 :            : #include "UnsMesh.hpp"
      19                 :            : #include "ExodusIIMeshWriter.hpp"
      20                 :            : #include "InciterConfig.hpp"
      21                 :            : #include "DerivedData.hpp"
      22                 :            : #include "Discretization.hpp"
      23                 :            : #include "DiagReducer.hpp"
      24                 :            : #include "IntegralReducer.hpp"
      25                 :            : #include "Integrals.hpp"
      26                 :            : #include "Refiner.hpp"
      27                 :            : #include "Reorder.hpp"
      28                 :            : #include "Around.hpp"
      29                 :            : #include "Lohner.hpp"
      30                 :            : #include "Problems.hpp"
      31                 :            : #include "EOS.hpp"
      32                 :            : #include "BC.hpp"
      33                 :            : #include "Print.hpp"
      34                 :            : 
      35                 :            : namespace inciter {
      36                 :            : 
      37                 :            : extern ctr::Config g_cfg;
      38                 :            : 
      39                 :            : static CkReduction::reducerType IntegralsMerger;
      40                 :            : 
      41                 :            : //! Runge-Kutta coefficients
      42                 :            : static const std::array< std::vector< tk::real >, 4 > rkcoef{{
      43                 :            :   { 1.0 },
      44                 :            :   { 1.0/2.0, 1.0 },
      45                 :            :   { 1.0/3.0, 1.0/2.0, 1.0 },
      46                 :            :   { 1.0/4.0, 1.0/3.0, 1.0/2.0, 1.0 }
      47                 :            : }};
      48                 :            : 
      49                 :            : } // inciter::
      50                 :            : 
      51                 :            : using inciter::g_cfg;
      52                 :            : using inciter::LohCG;
      53                 :            : 
      54                 :        336 : LohCG::LohCG( const CProxy_Discretization& disc,
      55                 :            :               const tk::CProxy_ConjugateGradients& cgpre,
      56                 :            :               const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bface,
      57                 :            :               const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bnode,
      58                 :        336 :               const std::vector< std::size_t >& triinpoel )
      59                 :            : try :
      60                 :            :   m_disc( disc ),
      61         [ +  - ]:        336 :   m_cgpre( cgpre ),
      62                 :        336 :   m_nrhs( 0 ),
      63                 :        336 :   m_nnorm( 0 ),
      64                 :        336 :   m_ngrad( 0 ),
      65                 :        336 :   m_nsgrad( 0 ),
      66                 :        336 :   m_nvgrad( 0 ),
      67                 :        336 :   m_nflux( 0 ),
      68                 :        336 :   m_ndiv( 0 ),
      69                 :        336 :   m_nbpint( 0 ),
      70         [ +  - ]:        336 :   m_np( 0 ),
      71                 :            :   m_bnode( bnode ),
      72                 :            :   m_bface( bface ),
      73 [ +  - ][ +  - ]:        336 :   m_triinpoel( tk::remap( triinpoel, Disc()->Lid() ) ),
      74         [ +  - ]:        336 :   m_u( Disc()->Gid().size(), g_cfg.get< tag::problem_ncomp >() ),
      75                 :            :   m_un( m_u.nunk(), m_u.nprop() ),
      76         [ +  - ]:        336 :   m_grad( m_u.nunk(), ngradcomp() ),
      77                 :            :   m_vgrad( m_u.nunk(), 9UL ),
      78                 :            :   m_flux( m_u.nunk(), 3UL ),
      79 [ +  - ][ +  - ]:        336 :   m_div( m_u.nunk() ),
      80                 :            :   m_sgrad( m_u.nunk(), 3UL ),
      81                 :            :   m_rhs( m_u.nunk(), m_u.nprop() ),
      82                 :        336 :   m_stage( 0 ),
      83                 :        336 :   m_finished( 0 ),
      84 [ +  - ][ +  - ]:        672 :   m_rkcoef( rkcoef[ g_cfg.get< tag::rk >() - 1 ] )
                 [ +  - ]
      85                 :            : // *****************************************************************************
      86                 :            : //  Constructor
      87                 :            : //! \param[in] disc Discretization proxy
      88                 :            : //! \param[in] cgpre ConjugateGradients Charm++ proxy for initial pressure solve
      89                 :            : //! \param[in] bface Boundary-faces mapped to side sets used in the input file
      90                 :            : //! \param[in] bnode Boundary-node lists mapped to side sets used in input file
      91                 :            : //! \param[in] triinpoel Boundary-face connectivity where BCs set (global ids)
      92                 :            : // *****************************************************************************
      93                 :            : {
      94                 :        336 :   usesAtSync = true;    // enable migration at AtSync
      95                 :            : 
      96         [ +  - ]:        336 :   auto d = Disc();
      97                 :            : 
      98                 :            :   // Create new local ids based on mesh locality
      99                 :            :   std::unordered_map< std::size_t, std::size_t > map;
     100                 :            :   std::size_t n = 0;
     101                 :            : 
     102 [ +  - ][ +  - ]:        336 :   auto psup = tk::genPsup( d->Inpoel(), 4, tk::genEsup( d->Inpoel(), 4 ) );
     103         [ +  + ]:      19112 :   for (std::size_t p=0; p<m_u.nunk(); ++p) {  // for each point p
     104         [ +  - ]:        962 :     if (!map.count(p)) map[p] = n++;
     105 [ +  + ][ +  + ]:     175416 :     for (auto q : tk::Around(psup,p)) {       // for each edge p-q
     106         [ +  - ]:      17814 :       if (!map.count(q)) map[q] = n++;
     107                 :            :     }
     108                 :            :   }
     109                 :            : 
     110                 :            :   Assert( map.size() == d->Gid().size(),
     111                 :            :           "Mesh-locality reorder map size mismatch" );
     112                 :            : 
     113                 :            :   // Remap data in bound Discretization object
     114         [ +  - ]:        336 :   d->remap( map );
     115                 :            :   // Remap boundary triangle face connectivity
     116         [ +  - ]:        336 :   tk::remap( m_triinpoel, map );
     117                 :            :   // Recompute points surrounding points
     118 [ +  - ][ +  - ]:        336 :   psup = tk::genPsup( d->Inpoel(), 4, tk::genEsup( d->Inpoel(), 4 ) );
     119                 :            : 
     120                 :            :   // Compute total box IC volume
     121         [ +  - ]:        336 :   d->boxvol();
     122                 :            : 
     123                 :            :   // Setup LHS matrix for pressure solve
     124 [ +  - ][ +  - ]:        672 :   m_cgpre[ thisIndex ].insert( prelhs( psup ),
         [ +  - ][ -  + ]
                 [ -  - ]
     125                 :            :                                d->Gid(),
     126                 :            :                                d->Lid(),
     127                 :            :                                d->NodeCommMap() );
     128                 :            : 
     129                 :            :   // Activate SDAG waits for setup
     130 [ +  - ][ +  - ]:        336 :   thisProxy[ thisIndex ].wait4int();
     131                 :            : 
     132                 :        336 : } // Catch std::exception
     133         [ -  - ]:          0 :   catch (std::exception& se) {
     134                 :            :     // (re-)throw tk::Excpetion
     135 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     Throw( std::string("RUNTIME ERROR in CSR constructor: ") + se.what() );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
                 [ -  - ]
     136                 :        336 :   }
     137                 :            : 
     138                 :            : 
     139                 :            : std::tuple< tk::CSR, std::vector< tk::real >, std::vector< tk::real > >
     140                 :        336 : LohCG::prelhs( const std::pair< std::vector< std::size_t >,
     141                 :            :                                 std::vector< std::size_t > >& psup )
     142                 :            : // *****************************************************************************
     143                 :            : //  Setup lhs matrix for pressure solve
     144                 :            : //! \param[in] psup Points surrounding points
     145                 :            : //! \return { A, x, b } in linear system A * x = b to solve for pressure
     146                 :            : // *****************************************************************************
     147                 :            : {
     148                 :        336 :   auto d = Disc();
     149                 :            :   const auto& inpoel = d->Inpoel();
     150                 :            :   const auto& coord = d->Coord();
     151                 :            :   const auto& X = coord[0];
     152                 :            :   const auto& Y = coord[1];
     153                 :            :   const auto& Z = coord[2];
     154                 :            : 
     155                 :            :   // Matrix with compressed sparse row storage
     156                 :        336 :   tk::CSR A( /*DOF=*/ 1, psup );
     157                 :            : 
     158                 :            :   // Fill matrix with Laplacian
     159         [ +  + ]:      42880 :   for (std::size_t e=0; e<inpoel.size()/4; ++e) {
     160                 :      42544 :     const auto N = inpoel.data() + e*4;
     161                 :            :     const std::array< tk::real, 3 >
     162                 :      42544 :       ba{{ X[N[1]]-X[N[0]], Y[N[1]]-Y[N[0]], Z[N[1]]-Z[N[0]] }},
     163                 :      42544 :       ca{{ X[N[2]]-X[N[0]], Y[N[2]]-Y[N[0]], Z[N[2]]-Z[N[0]] }},
     164                 :      42544 :       da{{ X[N[3]]-X[N[0]], Y[N[3]]-Y[N[0]], Z[N[3]]-Z[N[0]] }};
     165                 :      42544 :     const auto J = tk::triple( ba, ca, da ) * 6.0;
     166                 :            :     std::array< std::array< tk::real, 3 >, 4 > grad;
     167                 :      42544 :     grad[1] = tk::cross( ca, da );
     168                 :      42544 :     grad[2] = tk::cross( da, ba );
     169                 :      42544 :     grad[3] = tk::cross( ba, ca );
     170         [ +  + ]:     170176 :     for (std::size_t i=0; i<3; ++i)
     171                 :     127632 :       grad[0][i] = -grad[1][i]-grad[2][i]-grad[3][i];
     172         [ +  + ]:     212720 :     for (std::size_t a=0; a<4; ++a)
     173         [ +  + ]:     850880 :       for (std::size_t b=0; b<4; ++b)
     174         [ +  - ]:     680704 :           A(N[a],N[b]) -= tk::dot( grad[a], grad[b] ) / J;
     175                 :            :   }
     176                 :            : 
     177                 :            :   auto nunk = X.size();
     178 [ +  - ][ +  - ]:        336 :   std::vector< tk::real > x( nunk, 0.0 ), b( nunk, 0.0 );
                 [ -  - ]
     179                 :            : 
     180                 :        336 :   return { std::move(A), std::move(x), std::move(b) };
     181                 :        336 : }
     182                 :            : 
     183                 :            : std::size_t
     184                 :        336 : LohCG::ngradcomp() const
     185                 :            : // *****************************************************************************
     186                 :            : //  Compute number of scalar components for gradients
     187                 :            : //! \return Number scalar components required for gradients
     188                 :            : // *****************************************************************************
     189                 :            : {
     190                 :            :   std::size_t n = 0;
     191                 :            :   const auto& req = g_cfg.get< tag::integout_integrals >();
     192                 :            : 
     193 [ +  + ][ +  + ]:        670 :   if (g_cfg.get< tag::flux >() == "damp4" or
     194                 :        670 :       std::find( begin(req), end(req), "force") != end(req))
     195                 :            :   {
     196                 :            :     n += 9;     // (u,v,w) x 3
     197                 :            :   }
     198                 :            : 
     199                 :        336 :   return n;
     200                 :            : }
     201                 :            : 
     202                 :            : void
     203                 :        672 : LohCG::setupDirBC( const std::vector< std::vector< int > >& cfgmask,
     204                 :            :                    const std::vector< std::vector< double > >& cfgval,
     205                 :            :                    std::size_t ncomp,
     206                 :            :                    std::vector< std::size_t >& mask,
     207                 :            :                    std::vector< double >& val )
     208                 :            : // *****************************************************************************
     209                 :            : //  Prepare Dirichlet boundary condition data structures
     210                 :            : //! \param[in] cfgmask Boundary condition mask config data to use
     211                 :            : //! \param[in] cfgval Boundary condition values config data to use
     212                 :            : //! \param[in] ncomp Number of scalar component BCs expected per mesh node
     213                 :            : //! \param[in,out] mask Mesh nodes and their Dirichlet BC masks
     214                 :            : //! \param[in,out] val Mesh nodes and their Dirichlet BC values
     215                 :            : // *****************************************************************************
     216                 :            : {
     217                 :            :   // Query Dirichlet BC nodes associated to side sets
     218                 :            :   std::unordered_map< int, std::unordered_set< std::size_t > > dir;
     219         [ +  + ]:        799 :   for (const auto& s : cfgmask) {
     220                 :            :     auto k = m_bface.find(s[0]);
     221         [ +  + ]:        127 :     if (k != end(m_bface)) {
     222         [ +  - ]:         56 :       auto& n = dir[ k->first ];
     223         [ +  + ]:      13372 :       for (auto f : k->second) {
     224         [ +  - ]:      13316 :         n.insert( m_triinpoel[f*3+0] );
     225         [ +  - ]:      13316 :         n.insert( m_triinpoel[f*3+1] );
     226         [ +  - ]:      13316 :         n.insert( m_triinpoel[f*3+2] );
     227                 :            :       }
     228                 :            :     }
     229                 :            :   }
     230                 :            : 
     231                 :            :   // Augment Dirichlet BC nodes with nodes not necessarily part of faces
     232         [ +  - ]:        672 :   const auto& lid = Disc()->Lid();
     233         [ +  + ]:        799 :   for (const auto& s : cfgmask) {
     234                 :            :     auto k = m_bnode.find(s[0]);
     235         [ +  + ]:        127 :     if (k != end(m_bnode)) {
     236         [ +  - ]:         56 :       auto& n = dir[ k->first ];
     237 [ +  - ][ +  + ]:       9869 :       for (auto g : k->second) {
     238                 :            :         n.insert( tk::cref_find(lid,g) );
     239                 :            :       }
     240                 :            :     }
     241                 :            :   }
     242                 :            : 
     243                 :            :   // Associate sidesets to Dirichlet BC values if configured by user
     244                 :            :   std::unordered_map< int, std::vector< double > > dirval;
     245         [ +  + ]:        730 :   for (const auto& s : cfgval) {
     246         [ +  + ]:         58 :     auto k = dir.find( static_cast<int>(s[0]) );
     247         [ +  + ]:         58 :     if (k != end(dir)) {
     248         [ +  - ]:         17 :       auto& v = dirval[ k->first ];
     249         [ +  - ]:         17 :       v.resize( s.size()-1 );
     250         [ +  + ]:         49 :       for (std::size_t i=1; i<s.size(); ++i) v[i-1] = s[i];
     251                 :            :     }
     252                 :            :   }
     253                 :            : 
     254                 :            :   // Collect unique set of nodes + Dirichlet BC components mask and value
     255                 :        672 :   auto nmask = ncomp + 1;
     256                 :            :   std::unordered_map< std::size_t,
     257                 :            :                       std::pair< std::vector< int >,
     258                 :            :                                  std::vector< double > > > dirbcset;
     259         [ +  + ]:        799 :   for (const auto& vec : cfgmask) {
     260 [ -  + ][ -  - ]:        127 :     ErrChk( vec.size() == nmask, "Incorrect Dirichlet BC mask ncomp" );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     261                 :            :     auto n = dir.find( vec[0] );
     262         [ +  + ]:        127 :     if (n != end(dir)) {
     263 [ +  - ][ +  + ]:         56 :       std::vector< double > v( ncomp, 0.0 );
     264                 :            :       auto m = dirval.find( vec[0] );
     265         [ +  + ]:         56 :       if (m != end(dirval)) {
     266 [ -  + ][ -  - ]:         17 :         ErrChk( m->second.size() == ncomp, "Incorrect Dirichlet BC val ncomp" );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     267         [ +  - ]:         17 :         v = m->second;
     268                 :            :       }
     269 [ +  - ][ +  + ]:       8514 :       for (auto p : n->second) {
     270                 :            :         auto& mv = dirbcset[p]; // mask & value
     271 [ +  + ][ +  - ]:       8458 :         if (mv.second.empty()) mv.second = v;
     272         [ +  + ]:       8458 :         auto& mval = mv.first;
     273 [ +  + ][ +  - ]:       8458 :         if (mval.empty()) mval.resize( ncomp, 0 );
                 [ -  - ]
     274         [ +  + ]:      41573 :         for (std::size_t c=0; c<ncomp; ++c) {
     275         [ +  + ]:      33115 :           if (!mval[c]) mval[c] = vec[c+1];  // overwrite mask if 0 -> nonzero
     276                 :            :           //mval[c] = std::max( mval[c], vec[c+1] );
     277                 :            :           //std::cout << p << ": " << mval[c] << '\n';
     278                 :            :         }
     279                 :            :       }
     280                 :            :     }
     281                 :            :   }
     282                 :            : 
     283                 :            :   // Compile streamable list of nodes + Dirichlet BC components mask and values
     284                 :            :   tk::destroy( mask );
     285         [ +  + ]:       9046 :   for (const auto& [p,mv] : dirbcset) {
     286         [ +  - ]:       8374 :     mask.push_back( p );
     287         [ +  - ]:       8374 :     mask.insert( end(mask), begin(mv.first), end(mv.first) );
     288 [ +  - ][ +  - ]:       8374 :     val.push_back( static_cast< double >( p ) );
     289         [ +  - ]:       8374 :     val.insert( end(val), begin(mv.second), end(mv.second) );
     290                 :            :   }
     291                 :            : 
     292 [ -  + ][ -  - ]:        672 :   ErrChk( mask.size() % nmask == 0, "Dirichlet BC mask incomplete" );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     293 [ -  + ][ -  - ]:        672 :   ErrChk( val.size() % nmask == 0, "Dirichlet BC val incomplete" );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     294 [ -  + ][ -  - ]:        672 :   ErrChk( mask.size() == val.size(), "Dirichlet BC mask & val size mismatch" );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     295                 :        672 : }
     296                 :            : 
     297                 :            : void
     298                 :        336 : LohCG::feop()
     299                 :            : // *****************************************************************************
     300                 :            : // Start (re-)computing finite element domain and boundary operators
     301                 :            : // *****************************************************************************
     302                 :            : {
     303                 :        336 :   auto d = Disc();
     304                 :            : 
     305                 :            :   // Prepare Dirichlet boundary conditions data structures
     306                 :        336 :   setupDirBC( g_cfg.get< tag::bc_dir >(), g_cfg.get< tag::bc_dirval >(),
     307                 :        336 :               m_u.nprop(), m_dirbcmask, m_dirbcval );
     308                 :        336 :   setupDirBC( g_cfg.get< tag::pre_bc_dir >(), g_cfg.get< tag::pre_bc_dirval >(),
     309                 :        336 :               1, m_dirbcmaskp, m_dirbcvalp );
     310                 :            : 
     311                 :            :   // Compute local contributions to boundary normals and integrals
     312                 :        336 :   bndint();
     313                 :            :   // Compute local contributions to domain edge integrals
     314                 :        336 :   domint();
     315                 :            : 
     316                 :            :   // Send boundary point normal contributions to neighbor chares
     317         [ +  + ]:        336 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
     318                 :          8 :     comnorm_complete();
     319                 :            :   } else {
     320         [ +  + ]:       3944 :     for (const auto& [c,nodes] : d->NodeCommMap()) {
     321                 :            :       decltype(m_bnorm) exp;
     322         [ +  + ]:      18658 :       for (auto i : nodes) {
     323         [ +  + ]:      44770 :         for (const auto& [s,b] : m_bnorm) {
     324                 :            :           auto k = b.find(i);
     325         [ +  + ]:      37066 :           if (k != end(b)) exp[s][i] = k->second;
     326                 :            :         }
     327                 :            :       }
     328 [ +  - ][ +  - ]:       7232 :       thisProxy[c].comnorm( exp );
     329                 :            :     }
     330                 :            :   }
     331                 :        336 :   ownnorm_complete();
     332                 :        336 : }
     333                 :            : 
     334                 :            : void
     335                 :        336 : LohCG::bndint()
     336                 :            : // *****************************************************************************
     337                 :            : //  Compute local contributions to boundary normals and integrals
     338                 :            : // *****************************************************************************
     339                 :            : {
     340                 :        336 :   auto d = Disc();
     341                 :            :   const auto& coord = d->Coord();
     342                 :            :   const auto& gid = d->Gid();
     343                 :            :   const auto& x = coord[0];
     344                 :            :   const auto& y = coord[1];
     345                 :            :   const auto& z = coord[2];
     346                 :            : 
     347                 :            :   // Lambda to compute the inverse distance squared between boundary face
     348                 :            :   // centroid and boundary point. Here p is the global node id and c is the
     349                 :            :   // the boundary face centroid.
     350                 :      77940 :   auto invdistsq = [&]( const tk::real c[], std::size_t p ){
     351                 :      77940 :     return 1.0 / ( (c[0] - x[p]) * (c[0] - x[p]) +
     352                 :      77940 :                    (c[1] - y[p]) * (c[1] - y[p]) +
     353                 :      77940 :                    (c[2] - z[p]) * (c[2] - z[p]) );
     354                 :        336 :   };
     355                 :            : 
     356                 :        336 :   tk::destroy( m_bnorm );
     357                 :        336 :   tk::destroy( m_bndpoinint );
     358                 :            : 
     359         [ +  + ]:       1090 :   for (const auto& [ setid, faceids ] : m_bface) { // for all side sets
     360         [ +  + ]:      26734 :     for (auto f : faceids) { // for all side set triangles
     361                 :      25980 :       const auto N = m_triinpoel.data() + f*3;
     362                 :            :       const std::array< tk::real, 3 >
     363                 :      25980 :         ba{ x[N[1]]-x[N[0]], y[N[1]]-y[N[0]], z[N[1]]-z[N[0]] },
     364                 :      25980 :         ca{ x[N[2]]-x[N[0]], y[N[2]]-y[N[0]], z[N[2]]-z[N[0]] };
     365                 :            :       auto n = tk::cross( ba, ca );
     366                 :            :       auto A2 = tk::length( n );
     367                 :      25980 :       n[0] /= A2;
     368                 :      25980 :       n[1] /= A2;
     369                 :      25980 :       n[2] /= A2;
     370                 :            :       const tk::real centroid[3] = {
     371                 :      25980 :         (x[N[0]] + x[N[1]] + x[N[2]]) / 3.0,
     372                 :      25980 :         (y[N[0]] + y[N[1]] + y[N[2]]) / 3.0,
     373                 :      25980 :         (z[N[0]] + z[N[1]] + z[N[2]]) / 3.0 };
     374         [ +  + ]:     103920 :       for (const auto& [i,j] : tk::lpoet) {
     375                 :      77940 :         auto p = N[i];
     376                 :      77940 :         tk::real r = invdistsq( centroid, p );
     377                 :            :         auto& v = m_bnorm[setid];      // associate side set id
     378                 :            :         auto& bpn = v[gid[p]];         // associate global node id of bnd pnt
     379                 :      77940 :         bpn[0] += r * n[0];            // inv.dist.sq-weighted normal
     380                 :      77940 :         bpn[1] += r * n[1];
     381                 :      77940 :         bpn[2] += r * n[2];
     382                 :      77940 :         bpn[3] += r;                   // inv.dist.sq of node from centroid
     383                 :            :         auto& b = m_bndpoinint[gid[p]];// assoc global id of bnd point
     384                 :      77940 :         b[0] += n[0] * A2 / 6.0;       // bnd-point integral
     385                 :      77940 :         b[1] += n[1] * A2 / 6.0;
     386                 :      77940 :         b[2] += n[2] * A2 / 6.0;
     387                 :            :       }
     388                 :            :     }
     389                 :            :   }
     390                 :        336 : }
     391                 :            : 
     392                 :            : void
     393                 :        336 : LohCG::domint()
     394                 :            : // *****************************************************************************
     395                 :            : //! Compute local contributions to domain edge integrals
     396                 :            : // *****************************************************************************
     397                 :            : {
     398                 :        336 :   auto d = Disc();
     399                 :            : 
     400                 :            :   const auto& gid = d->Gid();
     401                 :            :   const auto& inpoel = d->Inpoel();
     402                 :            : 
     403                 :            :   const auto& coord = d->Coord();
     404                 :            :   const auto& x = coord[0];
     405                 :            :   const auto& y = coord[1];
     406                 :            :   const auto& z = coord[2];
     407                 :            : 
     408                 :        336 :   tk::destroy( m_domedgeint );
     409                 :            : 
     410         [ +  + ]:      42880 :   for (std::size_t e=0; e<inpoel.size()/4; ++e) {
     411                 :      42544 :     const auto N = inpoel.data() + e*4;
     412                 :            :     const std::array< tk::real, 3 >
     413                 :      42544 :       ba{{ x[N[1]]-x[N[0]], y[N[1]]-y[N[0]], z[N[1]]-z[N[0]] }},
     414                 :      42544 :       ca{{ x[N[2]]-x[N[0]], y[N[2]]-y[N[0]], z[N[2]]-z[N[0]] }},
     415                 :      42544 :       da{{ x[N[3]]-x[N[0]], y[N[3]]-y[N[0]], z[N[3]]-z[N[0]] }};
     416                 :            :     const auto J = tk::triple( ba, ca, da );        // J = 6V
     417                 :            :     Assert( J > 0, "Element Jacobian non-positive" );
     418                 :            :     std::array< std::array< tk::real, 3 >, 4 > grad;
     419                 :      42544 :     grad[1] = tk::cross( ca, da );
     420                 :      42544 :     grad[2] = tk::cross( da, ba );
     421                 :      42544 :     grad[3] = tk::cross( ba, ca );
     422         [ +  + ]:     170176 :     for (std::size_t i=0; i<3; ++i)
     423                 :     127632 :       grad[0][i] = -grad[1][i]-grad[2][i]-grad[3][i];
     424         [ +  + ]:     297808 :     for (const auto& [p,q] : tk::lpoed) {
     425         [ +  + ]:     255264 :       tk::UnsMesh::Edge ed{ gid[N[p]], gid[N[q]] };
     426                 :            :       tk::real sig = 1.0;
     427         [ +  + ]:     255264 :       if (ed[0] > ed[1]) {
     428                 :            :         std::swap( ed[0], ed[1] );
     429                 :            :         sig = -1.0;
     430                 :            :       }
     431                 :            :       auto& n = m_domedgeint[ ed ];
     432                 :     255264 :       n[0] += sig * (grad[p][0] - grad[q][0]) / 48.0;
     433                 :     255264 :       n[1] += sig * (grad[p][1] - grad[q][1]) / 48.0;
     434                 :     255264 :       n[2] += sig * (grad[p][2] - grad[q][2]) / 48.0;
     435                 :     255264 :       n[3] += tk::dot( grad[p], grad[q] ) / J / 6.0;
     436                 :            :     }
     437                 :            :   }
     438                 :        336 : }
     439                 :            : 
     440                 :            : void
     441                 :       3616 : LohCG::comnorm( const decltype(m_bnorm)& inbnd )
     442                 :            : // *****************************************************************************
     443                 :            : // Receive contributions to boundary point normals on chare-boundaries
     444                 :            : //! \param[in] inbnd Incoming partial sums of boundary point normals
     445                 :            : // *****************************************************************************
     446                 :            : {
     447                 :            :   // Buffer up incoming boundary point normal vector contributions
     448         [ +  + ]:       6272 :   for (const auto& [s,b] : inbnd) {
     449                 :            :     auto& bndnorm = m_bnormc[s];
     450         [ +  + ]:       9994 :     for (const auto& [p,n] : b) {
     451                 :            :       auto& norm = bndnorm[p];
     452                 :       7338 :       norm[0] += n[0];
     453                 :       7338 :       norm[1] += n[1];
     454                 :       7338 :       norm[2] += n[2];
     455                 :       7338 :       norm[3] += n[3];
     456                 :            :     }
     457                 :            :   }
     458                 :            : 
     459         [ +  + ]:       3616 :   if (++m_nnorm == Disc()->NodeCommMap().size()) {
     460                 :        328 :     m_nnorm = 0;
     461                 :        328 :     comnorm_complete();
     462                 :            :   }
     463                 :       3616 : }
     464                 :            : 
     465                 :            : void
     466                 :        783 : LohCG::registerReducers()
     467                 :            : // *****************************************************************************
     468                 :            : //  Configure Charm++ reduction types initiated from this chare array
     469                 :            : //! \details Since this is a [initnode] routine, the runtime system executes the
     470                 :            : //!   routine exactly once on every logical node early on in the Charm++ init
     471                 :            : //!   sequence. Must be static as it is called without an object. See also:
     472                 :            : //!   Section "Initializations at Program Startup" at in the Charm++ manual
     473                 :            : //!   http://charm.cs.illinois.edu/manuals/html/charm++/manual.html.
     474                 :            : // *****************************************************************************
     475                 :            : {
     476                 :        783 :   NodeDiagnostics::registerReducers();
     477                 :        783 :   IntegralsMerger = CkReduction::addReducer( integrals::mergeIntegrals );
     478                 :        783 : }
     479                 :            : 
     480                 :            : void
     481                 :            : // cppcheck-suppress unusedFunction
     482                 :       3274 : LohCG::ResumeFromSync()
     483                 :            : // *****************************************************************************
     484                 :            : //  Return from migration
     485                 :            : //! \details This is called when load balancing (LB) completes. The presence of
     486                 :            : //!   this function does not affect whether or not we block on LB.
     487                 :            : // *****************************************************************************
     488                 :            : {
     489 [ -  + ][ -  - ]:       3274 :   if (Disc()->It() == 0) Throw( "it = 0 in ResumeFromSync()" );
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     490                 :            : 
     491         [ +  - ]:       3274 :   if (!g_cfg.get< tag::nonblocking >()) dt();
     492                 :       3274 : }
     493                 :            : 
     494                 :            : void
     495                 :        336 : LohCG::setup( tk::real v )
     496                 :            : // *****************************************************************************
     497                 :            : // Start setup for solution
     498                 :            : //! \param[in] v Total volume within user-specified box
     499                 :            : // *****************************************************************************
     500                 :            : {
     501                 :        336 :   auto d = Disc();
     502                 :            : 
     503                 :            :   // Store user-defined box IC volume
     504                 :        336 :   Disc()->Boxvol() = v;
     505                 :            : 
     506                 :            :   // Set initial conditions
     507                 :        336 :   problems::initialize( d->Coord(), m_u, d->T(), d->BoxNodes() );
     508                 :            : 
     509                 :            :   // Query time history field output labels from all PDEs integrated
     510         [ -  + ]:        336 :   if (!g_cfg.get< tag::histout >().empty()) {
     511                 :            :     std::vector< std::string > var
     512 [ -  - ][ -  - ]:          0 :       {"density", "xvelocity", "yvelocity", "zvelocity", "energy", "pressure"};
         [ -  - ][ -  - ]
                 [ -  - ]
     513                 :            :     auto ncomp = m_u.nprop();
     514         [ -  - ]:          0 :     for (std::size_t c=5; c<ncomp; ++c)
     515         [ -  - ]:          0 :       var.push_back( "c" + std::to_string(c-5) );
     516         [ -  - ]:          0 :     d->histheader( std::move(var) );
     517                 :          0 :   }
     518                 :            : 
     519                 :            :   // Compute finite element operators
     520                 :        336 :   feop();
     521 [ -  - ][ -  - ]:        336 : }
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
         [ -  - ][ -  - ]
     522                 :            : 
     523                 :            : void
     524                 :        336 : LohCG::bnorm()
     525                 :            : // *****************************************************************************
     526                 :            : // Combine own and communicated portions of the boundary point normals
     527                 :            : // *****************************************************************************
     528                 :            : {
     529                 :        336 :   const auto& lid = Disc()->Lid();
     530                 :            : 
     531                 :            :   // Combine own and communicated contributions to boundary point normals
     532         [ +  + ]:       1087 :   for (const auto& [s,b] : m_bnormc) {
     533                 :            :     auto& bndnorm = m_bnorm[s];
     534         [ +  + ]:       6015 :     for (const auto& [g,n] : b) {
     535                 :            :       auto& norm = bndnorm[g];
     536                 :       5264 :       norm[0] += n[0];
     537                 :       5264 :       norm[1] += n[1];
     538                 :       5264 :       norm[2] += n[2];
     539                 :       5264 :       norm[3] += n[3];
     540                 :            :     }
     541                 :            :   }
     542                 :        336 :   tk::destroy( m_bnormc );
     543                 :            : 
     544                 :            :   // Divide summed point normals by the sum of the inverse distance squared
     545         [ +  + ]:       1144 :   for (auto& [s,b] : m_bnorm) {
     546         [ +  + ]:      20913 :     for (auto& [g,n] : b) {
     547                 :      20105 :       n[0] /= n[3];
     548                 :      20105 :       n[1] /= n[3];
     549                 :      20105 :       n[2] /= n[3];
     550                 :            :       Assert( (n[0]*n[0] + n[1]*n[1] + n[2]*n[2] - 1.0) <
     551                 :            :               1.0e+3*std::numeric_limits< tk::real >::epsilon(),
     552                 :            :               "Non-unit normal" );
     553                 :            :     }
     554                 :            :   }
     555                 :            : 
     556                 :            :   // Replace global->local ids associated to boundary point normals
     557                 :            :   decltype(m_bnorm) loc;
     558         [ +  + ]:       1144 :   for (auto& [s,b] : m_bnorm) {
     559                 :            :     auto& bnd = loc[s];
     560         [ +  + ]:      20913 :     for (auto&& [g,n] : b) {
     561                 :      20105 :       bnd[ tk::cref_find(lid,g) ] = std::move(n);
     562                 :            :     }
     563                 :            :   }
     564                 :            :   m_bnorm = std::move(loc);
     565                 :        336 : }
     566                 :            : 
     567                 :            : void
     568         [ +  - ]:        336 : LohCG::streamable()
     569                 :            : // *****************************************************************************
     570                 :            : // Convert integrals into streamable data structures
     571                 :            : // *****************************************************************************
     572                 :            : {
     573                 :            :   // Query surface integral output nodes
     574                 :            :   std::unordered_map< int, std::vector< std::size_t > > surfintnodes;
     575                 :            :   const auto& is = g_cfg.get< tag::integout >();
     576         [ +  - ]:        336 :   std::set< int > outsets( begin(is), end(is) );
     577         [ +  + ]:        347 :   for (auto s : outsets) {
     578                 :            :     auto m = m_bface.find(s);
     579         [ +  + ]:         11 :     if (m != end(m_bface)) {
     580         [ +  - ]:          8 :       auto& n = surfintnodes[ m->first ];       // associate set id
     581 [ +  - ][ +  + ]:       1700 :       for (auto f : m->second) {                // face ids on side set
     582                 :       1692 :         auto t = m_triinpoel.data() + f*3;
     583         [ +  - ]:       1692 :         n.push_back( t[0] );                    // nodes on side set
     584         [ +  - ]:       1692 :         n.push_back( t[1] );
     585         [ +  - ]:       1692 :         n.push_back( t[2] );
     586                 :            :       }
     587                 :            :     }
     588                 :            :   }
     589 [ +  - ][ +  + ]:        344 :   for (auto& [s,n] : surfintnodes) tk::unique( n );
     590                 :            :   // Prepare surface integral data
     591                 :        336 :   tk::destroy( m_surfint );
     592         [ +  - ]:        336 :   const auto& gid = Disc()->Gid();
     593         [ +  + ]:        344 :   for (auto&& [s,n] : surfintnodes) {
     594         [ +  - ]:          8 :     auto& sint = m_surfint[s];  // associate set id
     595                 :          8 :     auto& nodes = sint.first;
     596                 :          8 :     auto& ndA = sint.second;
     597                 :            :     nodes = std::move(n);
     598         [ +  - ]:          8 :     ndA.resize( nodes.size()*3 );
     599                 :            :     auto a = ndA.data();
     600         [ +  + ]:        975 :     for (auto p : nodes) {
     601                 :            :       const auto& b = tk::cref_find( m_bndpoinint, gid[p] );
     602                 :        967 :       a[0] = b[0];      // store ni * dA
     603                 :        967 :       a[1] = b[1];
     604                 :        967 :       a[2] = b[2];
     605                 :        967 :       a += 3;
     606                 :            :     }
     607                 :            :   }
     608                 :        336 :   tk::destroy( m_bndpoinint );
     609                 :            : 
     610                 :            :   // Generate domain superedges
     611         [ +  - ]:        336 :   domsuped();
     612                 :            : 
     613                 :            :   //  Prepare symmetry boundary condition data structures
     614                 :            : 
     615                 :            :   // Query symmetry BC nodes associated to side sets
     616                 :            :   std::unordered_map< int, std::unordered_set< std::size_t > > sym;
     617         [ +  + ]:        628 :   for (auto s : g_cfg.get< tag::bc_sym >()) {
     618                 :            :     auto k = m_bface.find(s);
     619         [ +  + ]:        292 :     if (k != end(m_bface)) {
     620         [ +  - ]:        110 :       auto& n = sym[ k->first ];
     621 [ +  - ][ +  + ]:       1334 :       for (auto f : k->second) {
     622         [ +  - ]:       1224 :         const auto& t = m_triinpoel.data() + f*3;
     623                 :            :         n.insert( t[0] );
     624         [ +  - ]:       1224 :         n.insert( t[1] );
     625         [ +  - ]:       1224 :         n.insert( t[2] );
     626                 :            :       }
     627                 :            :     }
     628                 :            :   }
     629                 :            : 
     630                 :            :   // Generate unique set of symmetry BC nodes of all symmetryc BC side sets
     631                 :            :   std::set< std::size_t > symbcnodeset;
     632         [ +  + ]:        446 :   for (const auto& [s,n] : sym) symbcnodeset.insert( begin(n), end(n) );
     633                 :            : 
     634                 :            :   // Generate symmetry BC data as streamable data structures
     635         [ -  + ]:        336 :   tk::destroy( m_symbcnodes );
     636         [ -  + ]:        336 :   tk::destroy( m_symbcnorms );
     637         [ +  + ]:       1554 :   for (auto p : symbcnodeset) {
     638         [ +  + ]:       2436 :     for (const auto& s : g_cfg.get< tag::bc_sym >()) {
     639                 :            :       auto m = m_bnorm.find( s );
     640         [ +  - ]:       1218 :       if (m != end(m_bnorm)) {
     641                 :            :         auto r = m->second.find( p );
     642         [ +  - ]:       1218 :         if (r != end(m->second)) {
     643         [ +  - ]:       1218 :           m_symbcnodes.push_back( p );
     644         [ +  - ]:       1218 :           m_symbcnorms.push_back( r->second[0] );
     645         [ +  - ]:       1218 :           m_symbcnorms.push_back( r->second[1] );
     646         [ +  - ]:       1218 :           m_symbcnorms.push_back( r->second[2] );
     647                 :            :         }
     648                 :            :       }
     649                 :            :     }
     650                 :            :   }
     651                 :        336 :   tk::destroy( m_bnorm );
     652                 :            : 
     653                 :            :   //  Prepare noslip boundary condition data structures
     654                 :            : 
     655                 :            :   // Query noslip BC nodes associated to side sets
     656                 :            :   std::unordered_map< int, std::unordered_set< std::size_t > > noslip;
     657         [ +  + ]:        437 :   for (auto s : g_cfg.get< tag::bc_noslip >()) {
     658                 :            :     auto k = m_bface.find(s);
     659         [ +  + ]:        101 :     if (k != end(m_bface)) {
     660         [ +  - ]:         91 :       auto& n = noslip[ k->first ];
     661 [ +  - ][ +  + ]:       5543 :       for (auto f : k->second) {
     662         [ +  - ]:       5452 :         const auto& t = m_triinpoel.data() + f*3;
     663                 :            :         n.insert( t[0] );
     664         [ +  - ]:       5452 :         n.insert( t[1] );
     665         [ +  - ]:       5452 :         n.insert( t[2] );
     666                 :            :       }
     667                 :            :     }
     668                 :            :   }
     669                 :            : 
     670                 :            :   // Generate unique set of noslip BC nodes of all noslip BC side sets
     671                 :            :   std::set< std::size_t > noslipbcnodeset;
     672         [ +  + ]:        427 :   for (const auto& [s,n] : noslip) noslipbcnodeset.insert( begin(n), end(n) );
     673                 :            : 
     674                 :            :   // Generate noslip BC data as streamable data structures
     675         [ -  + ]:        336 :   tk::destroy( m_noslipbcnodes );
     676         [ +  - ]:        336 :   m_noslipbcnodes.insert( m_noslipbcnodes.end(),
     677                 :            :                           begin(noslipbcnodeset), end(noslipbcnodeset) );
     678                 :        336 : }
     679                 :            : 
     680                 :            : void
     681                 :        336 : LohCG::domsuped()
     682                 :            : // *****************************************************************************
     683                 :            : // Generate superedge-groups for domain-edge loops
     684                 :            : //! \see See Lohner, Sec. 15.1.6.2, An Introduction to Applied CFD Techniques,
     685                 :            : //!      Wiley, 2008.
     686                 :            : // *****************************************************************************
     687                 :            : {
     688                 :            :   Assert( !m_domedgeint.empty(), "No domain edges to group" );
     689                 :            : 
     690                 :            :   #ifndef NDEBUG
     691                 :            :   auto nedge = m_domedgeint.size();
     692                 :            :   #endif
     693                 :            : 
     694                 :        336 :   const auto& inpoel = Disc()->Inpoel();
     695                 :        336 :   const auto& lid = Disc()->Lid();
     696                 :        336 :   const auto& gid = Disc()->Gid();
     697                 :            : 
     698                 :            :   tk::destroy( m_dsupedge[0] );
     699                 :            :   tk::destroy( m_dsupedge[1] );
     700                 :            :   tk::destroy( m_dsupedge[2] );
     701                 :            : 
     702                 :            :   tk::destroy( m_dsupint[0] );
     703                 :            :   tk::destroy( m_dsupint[1] );
     704                 :            :   tk::destroy( m_dsupint[2] );
     705                 :            : 
     706                 :            :   tk::UnsMesh::FaceSet untri;
     707         [ +  + ]:      42880 :   for (std::size_t e=0; e<inpoel.size()/4; e++) {
     708                 :            :     std::size_t N[4] = {
     709                 :      42544 :       inpoel[e*4+0], inpoel[e*4+1], inpoel[e*4+2], inpoel[e*4+3] };
     710 [ +  - ][ +  + ]:     212720 :     for (const auto& [a,b,c] : tk::lpofa) untri.insert( { N[a], N[b], N[c] } );
     711                 :            :   }
     712                 :            : 
     713         [ +  + ]:      42880 :   for (std::size_t e=0; e<inpoel.size()/4; ++e) {
     714                 :            :     std::size_t N[4] = {
     715                 :      42544 :       inpoel[e*4+0], inpoel[e*4+1], inpoel[e*4+2], inpoel[e*4+3] };
     716                 :            :     int f = 0;
     717                 :            :     tk::real sig[6];
     718         [ +  + ]:     297808 :     decltype(m_domedgeint)::const_iterator d[6];
     719         [ +  + ]:     126145 :     for (const auto& [p,q] : tk::lpoed) {
     720         [ +  + ]:     119277 :       tk::UnsMesh::Edge ed{ gid[N[p]], gid[N[q]] };
     721         [ +  + ]:     157971 :       sig[f] = ed[0] < ed[1] ? 1.0 : -1.0;
     722                 :     119277 :       d[f] = m_domedgeint.find( ed );
     723         [ +  + ]:     119277 :       if (d[f] == end(m_domedgeint)) break; else ++f;
     724                 :            :     }
     725         [ +  + ]:      42544 :     if (f == 6) {
     726         [ +  - ]:       6868 :       m_dsupedge[0].push_back( N[0] );
     727         [ +  - ]:       6868 :       m_dsupedge[0].push_back( N[1] );
     728         [ +  - ]:       6868 :       m_dsupedge[0].push_back( N[2] );
     729         [ +  - ]:       6868 :       m_dsupedge[0].push_back( N[3] );
     730         [ +  + ]:      34340 :       for (const auto& [a,b,c] : tk::lpofa) untri.erase( { N[a], N[b], N[c] } );
     731         [ +  + ]:      48076 :       for (int ed=0; ed<6; ++ed) {
     732                 :            :         const auto& ded = d[ed]->second;
     733         [ +  - ]:      41208 :         m_dsupint[0].push_back( sig[ed] * ded[0] );
     734         [ +  - ]:      41208 :         m_dsupint[0].push_back( sig[ed] * ded[1] );
     735 [ +  - ][ +  - ]:      41208 :         m_dsupint[0].push_back( sig[ed] * ded[2] );
     736         [ +  - ]:      41208 :         m_dsupint[0].push_back( ded[3] );
     737                 :      41208 :         m_domedgeint.erase( d[ed] );
     738                 :            :       }
     739                 :            :     }
     740                 :            :   }
     741                 :            : 
     742         [ +  + ]:      75289 :   for (const auto& N : untri) {
     743                 :            :     int f = 0;
     744                 :            :     tk::real sig[3];
     745         [ +  + ]:     299812 :     decltype(m_domedgeint)::const_iterator d[3];
     746         [ +  + ]:     123123 :     for (const auto& [p,q] : tk::lpoet) {
     747         [ +  + ]:     116548 :       tk::UnsMesh::Edge ed{ gid[N[p]], gid[N[q]] };
     748         [ +  + ]:     178435 :       sig[f] = ed[0] < ed[1] ? 1.0 : -1.0;
     749                 :     116548 :       d[f] = m_domedgeint.find( ed );
     750         [ +  + ]:     116548 :       if (d[f] == end(m_domedgeint)) break; else ++f;
     751                 :            :     }
     752         [ +  + ]:      74953 :     if (f == 3) {
     753         [ +  - ]:       6575 :       m_dsupedge[1].push_back( N[0] );
     754         [ +  - ]:       6575 :       m_dsupedge[1].push_back( N[1] );
     755         [ +  - ]:       6575 :       m_dsupedge[1].push_back( N[2] );
     756         [ +  + ]:      26300 :       for (int ed=0; ed<3; ++ed) {
     757                 :            :         const auto& ded = d[ed]->second;
     758         [ +  - ]:      19725 :         m_dsupint[1].push_back( sig[ed] * ded[0] );
     759         [ +  - ]:      19725 :         m_dsupint[1].push_back( sig[ed] * ded[1] );
     760 [ +  - ][ +  - ]:      19725 :         m_dsupint[1].push_back( sig[ed] * ded[2] );
     761         [ +  - ]:      19725 :         m_dsupint[1].push_back( ded[3] );
     762                 :      19725 :         m_domedgeint.erase( d[ed] );
     763                 :            :       }
     764                 :            :     }
     765                 :            :   }
     766                 :            : 
     767         [ +  - ]:        336 :   m_dsupedge[2].resize( m_domedgeint.size()*2 );
     768         [ +  - ]:        336 :   m_dsupint[2].resize( m_domedgeint.size()*4 );
     769                 :            :   std::size_t k = 0;
     770         [ +  + ]:      17723 :   for (const auto& [ed,d] : m_domedgeint) {
     771                 :      17387 :     auto e = m_dsupedge[2].data() + k*2;
     772                 :      17387 :     e[0] = tk::cref_find( lid, ed[0] );
     773                 :      17387 :     e[1] = tk::cref_find( lid, ed[1] );
     774                 :      17387 :     auto i = m_dsupint[2].data() + k*4;
     775                 :      17387 :     i[0] = d[0];
     776                 :      17387 :     i[1] = d[1];
     777                 :      17387 :     i[2] = d[2];
     778                 :      17387 :     i[3] = d[3];
     779                 :      17387 :     ++k;
     780                 :            :   }
     781                 :            : 
     782                 :        336 :   tk::destroy( m_domedgeint );
     783                 :            : 
     784                 :            :   //std::cout << std::setprecision(2)
     785                 :            :   //          << "superedges: ntet:" << m_dsupedge[0].size()/4 << "(nedge:"
     786                 :            :   //          << m_dsupedge[0].size()/4*6 << ","
     787                 :            :   //          << 100.0 * static_cast< tk::real >( m_dsupedge[0].size()/4*6 ) /
     788                 :            :   //                     static_cast< tk::real >( nedge )
     789                 :            :   //          << "%) + ntri:" << m_dsupedge[1].size()/3
     790                 :            :   //          << "(nedge:" << m_dsupedge[1].size() << ","
     791                 :            :   //          << 100.0 * static_cast< tk::real >( m_dsupedge[1].size() ) /
     792                 :            :   //                     static_cast< tk::real >( nedge )
     793                 :            :   //          << "%) + nedge:"
     794                 :            :   //          << m_dsupedge[2].size()/2 << "("
     795                 :            :   //          << 100.0 * static_cast< tk::real >( m_dsupedge[2].size()/2 ) /
     796                 :            :   //                     static_cast< tk::real >( nedge )
     797                 :            :   //          << "%) = " << m_dsupedge[0].size()/4*6 + m_dsupedge[1].size() +
     798                 :            :   //             m_dsupedge[2].size()/2 << " of "<< nedge << " total edges\n";
     799                 :            : 
     800                 :            :   Assert( m_dsupedge[0].size()/4*6 + m_dsupedge[1].size() +
     801                 :            :           m_dsupedge[2].size()/2 == nedge,
     802                 :            :           "Not all edges accounted for in superedge groups" );
     803                 :        336 : }
     804                 :            : 
     805                 :            : void
     806                 :            : // cppcheck-suppress unusedFunction
     807                 :        336 : LohCG::merge()
     808                 :            : // *****************************************************************************
     809                 :            : // Combine own and communicated portions of the integrals
     810                 :            : // *****************************************************************************
     811                 :            : {
     812                 :        336 :   auto d = Disc();
     813                 :            : 
     814                 :            :   // Combine own and communicated contributions to boundary point normals
     815                 :        336 :   bnorm();
     816                 :            : 
     817                 :            :   // Convert integrals into streamable data structures
     818                 :        336 :   streamable();
     819                 :            : 
     820                 :            :   // Enforce boundary conditions on initial conditions
     821                 :        336 :   auto t = d->T() + d->Dt();
     822                 :        336 :   physics::dirbc( m_u, t, d->Coord(), d->BoxNodes(), m_dirbcmask, m_dirbcval );
     823                 :        336 :   physics::symbc( m_u, m_symbcnodes, m_symbcnorms, /*pos=*/1 );
     824                 :        336 :   physics::noslipbc( m_u, m_noslipbcnodes, /*pos=*/1 );
     825                 :            : 
     826                 :            :   // Start measuring initial div-free time
     827                 :        336 :   m_timer.emplace_back();
     828                 :            : 
     829                 :            :   // Compute initial momentum flux
     830         [ +  - ]:        336 :   thisProxy[ thisIndex ].wait4div();
     831         [ +  - ]:        336 :   thisProxy[ thisIndex ].wait4sgrad();
     832                 :        336 :   div( m_u, /*pos=*/1 );
     833                 :        336 : }
     834                 :            : 
     835                 :            : void
     836                 :       1008 : LohCG::fingrad( tk::Fields& grad,
     837                 :            :   std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >& gradc )
     838                 :            : // *****************************************************************************
     839                 :            : //  Finalize computing gradient
     840                 :            : //! \param[in,out] grad Gradient to finalize
     841                 :            : //! \param[in,out] gradc Gradient communication buffer to finalize
     842                 :            : // *****************************************************************************
     843                 :            : {
     844                 :       1008 :   auto d = Disc();
     845                 :            :   const auto lid = d->Lid();
     846                 :            : 
     847                 :            :   // Combine own and communicated contributions
     848         [ +  + ]:      21456 :   for (const auto& [g,r] : gradc) {
     849                 :      20448 :     auto i = tk::cref_find( lid, g );
     850         [ +  + ]:     122688 :     for (std::size_t c=0; c<r.size(); ++c) grad(i,c) += r[c];
     851                 :            :   }
     852                 :       1008 :   tk::destroy(gradc);
     853                 :            : 
     854                 :            :   // Divide weak result by nodal volume
     855                 :            :   const auto& vol = d->Vol();
     856         [ +  + ]:      57336 :   for (std::size_t p=0; p<grad.nunk(); ++p) {
     857         [ +  + ]:     337968 :     for (std::size_t c=0; c<grad.nprop(); ++c) {
     858                 :     281640 :       grad(p,c) /= vol[p];
     859                 :            :     }
     860                 :            :   }
     861                 :       1008 : }
     862                 :            : 
     863                 :            : void
     864                 :        672 : LohCG::div( const tk::Fields& u, std::size_t pos )
     865                 :            : // *****************************************************************************
     866                 :            : //  Start computing divergence
     867                 :            : //! \param[in] u Vector field whose divergence to compute
     868                 :            : //! \param[in] pos Position at which the three vector components are in u
     869                 :            : // *****************************************************************************
     870                 :            : {
     871                 :        672 :   auto d = Disc();
     872                 :            :   const auto lid = d->Lid();
     873                 :            : 
     874                 :            :   // Finalize momentum flux communications if needed
     875         [ +  + ]:        672 :   if (m_np == 1) {
     876         [ +  - ]:        336 :     fingrad( m_flux, m_fluxc );
     877         [ +  - ]:        336 :     physics::symbc( m_flux, m_symbcnodes, m_symbcnorms, /*pos=*/0 );
     878                 :            :   }
     879                 :            : 
     880                 :            :   // Compute divergence
     881                 :            :   std::fill( begin(m_div), end(m_div), 0.0 );
     882         [ +  - ]:        672 :   lohner::div( m_dsupedge, m_dsupint, d->Coord(), m_triinpoel, u, m_div, pos );
     883                 :            : 
     884                 :            :   // Communicate velocity divergence to other chares on chare-boundary
     885         [ +  + ]:        672 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
     886         [ +  - ]:         16 :     comdiv_complete();
     887                 :            :   } else {
     888         [ +  + ]:       7888 :     for (const auto& [c,n] : d->NodeCommMap()) {
     889                 :            :       decltype(m_divc) exp;
     890 [ +  - ][ +  + ]:      37316 :       for (auto g : n) exp[g] = m_div[ tk::cref_find(lid,g) ];
     891 [ +  - ][ +  - ]:      14464 :       thisProxy[c].comdiv( exp );
     892                 :            :     }
     893                 :            :   }
     894         [ +  - ]:        672 :   owndiv_complete();
     895                 :        672 : }
     896                 :            : 
     897                 :            : void
     898                 :       7232 : LohCG::comdiv( const std::unordered_map< std::size_t, tk::real >& indiv )
     899                 :            : // *****************************************************************************
     900                 :            : //  Receive contributions to velocity divergence on chare-boundaries
     901                 :            : //! \param[in] indiv Partial contributions of velocity divergence to
     902                 :            : //!   chare-boundary nodes. Key: global mesh node IDs, value: contribution.
     903                 :            : //! \details This function receives contributions to m_div, which stores the
     904                 :            : //!   velocity divergence at mesh nodes. While m_div stores own contributions,
     905                 :            : //!   m_divc collects the neighbor chare contributions during communication.
     906                 :            : //!   This way work on m_div and m_divc is overlapped.
     907                 :            : // *****************************************************************************
     908                 :            : {
     909         [ +  + ]:      37316 :   for (const auto& [g,r] : indiv) m_divc[g] += r;
     910                 :            : 
     911                 :            :   // When we have heard from all chares we communicate with, this chare is done
     912         [ +  + ]:       7232 :   if (++m_ndiv == Disc()->NodeCommMap().size()) {
     913                 :        656 :     m_ndiv = 0;
     914                 :        656 :     comdiv_complete();
     915                 :            :   }
     916                 :       7232 : }
     917                 :            : 
     918                 :            : void
     919                 :        336 : LohCG::velgrad()
     920                 :            : // *****************************************************************************
     921                 :            : //  Start computing velocity gradient
     922                 :            : // *****************************************************************************
     923                 :            : {
     924                 :        336 :   auto d = Disc();
     925                 :            : 
     926                 :            :   // Compute momentum flux
     927                 :            :   m_vgrad.fill( 0.0 );
     928                 :        336 :   lohner::vgrad( m_dsupedge, m_dsupint, d->Coord(), m_triinpoel, m_u, m_vgrad );
     929                 :            : 
     930                 :            :   // Communicate velocity divergence to other chares on chare-boundary
     931                 :            :   const auto& lid = d->Lid();
     932         [ +  + ]:        336 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
     933                 :          8 :     comvgrad_complete();
     934                 :            :   } else {
     935         [ +  + ]:       3944 :     for (const auto& [c,n] : d->NodeCommMap()) {
     936                 :            :       decltype(m_vgradc) exp;
     937 [ +  - ][ +  + ]:      18658 :       for (auto g : n) exp[g] = m_vgrad[ tk::cref_find(lid,g) ];
     938 [ +  - ][ +  - ]:       7232 :       thisProxy[c].comvgrad( exp );
     939                 :            :     }
     940                 :            :   }
     941                 :        336 :   ownvgrad_complete();
     942                 :        336 : }
     943                 :            : 
     944                 :            : void
     945                 :       3616 : LohCG::comvgrad(
     946                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >& ingrad )
     947                 :            : // *****************************************************************************
     948                 :            : //  Receive contributions to velocity gradients on chare-boundaries
     949                 :            : //! \param[in] ingrad Partial contributions of momentum flux to
     950                 :            : //!   chare-boundary nodes. Key: global mesh node IDs, values: contributions.
     951                 :            : //! \details This function receives contributions to m_vgrad, which stores the
     952                 :            : //!   velocity gradients at mesh nodes. While m_vgrad stores own contributions,
     953                 :            : //!   m_vgradc collects the neighbor chare contributions during communication.
     954                 :            : //!   This way work on m_vgrad and m_vgradc is overlapped.
     955                 :            : // *****************************************************************************
     956                 :            : {
     957                 :            :   using tk::operator+=;
     958         [ +  + ]:      33700 :   for (const auto& [g,r] : ingrad) m_vgradc[g] += r;
     959                 :            : 
     960                 :            :   // When we have heard from all chares we communicate with, this chare is done
     961         [ +  + ]:       3616 :   if (++m_nvgrad == Disc()->NodeCommMap().size()) {
     962                 :        328 :     m_nvgrad = 0;
     963                 :        328 :     comvgrad_complete();
     964                 :            :   }
     965                 :       3616 : }
     966                 :            : 
     967                 :            : void
     968                 :        336 : LohCG::flux()
     969                 :            : // *****************************************************************************
     970                 :            : //  Start computing momentum flux
     971                 :            : // *****************************************************************************
     972                 :            : {
     973                 :        336 :   auto d = Disc();
     974                 :            : 
     975                 :            :   // Finalize computing velocity gradients
     976                 :        336 :   fingrad( m_vgrad, m_vgradc );
     977                 :            : 
     978                 :            :   // Compute momentum flux
     979                 :            :   m_flux.fill( 0.0 );
     980                 :        336 :   lohner::flux( m_dsupedge, m_dsupint, d->Coord(), m_triinpoel, m_u, m_vgrad,
     981                 :        336 :                 m_flux );
     982                 :            : 
     983                 :            :   // Communicate velocity divergence to other chares on chare-boundary
     984                 :            :   const auto& lid = d->Lid();
     985         [ +  + ]:        336 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
     986                 :          8 :     comflux_complete();
     987                 :            :   } else {
     988         [ +  + ]:       3944 :     for (const auto& [c,n] : d->NodeCommMap()) {
     989                 :            :       decltype(m_fluxc) exp;
     990 [ +  - ][ +  + ]:      18658 :       for (auto g : n) exp[g] = m_flux[ tk::cref_find(lid,g) ];
     991 [ +  - ][ +  - ]:       7232 :       thisProxy[c].comflux( exp );
     992                 :            :     }
     993                 :            :   }
     994                 :        336 :   ownflux_complete();
     995                 :        336 : }
     996                 :            : 
     997                 :            : void
     998                 :       3616 : LohCG::comflux(
     999                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >& influx )
    1000                 :            : // *****************************************************************************
    1001                 :            : //  Receive contributions to momentum flux on chare-boundaries
    1002                 :            : //! \param[in] influx Partial contributions of momentum flux to
    1003                 :            : //!   chare-boundary nodes. Key: global mesh node IDs, values: contributions.
    1004                 :            : //! \details This function receives contributions to m_flux, which stores the
    1005                 :            : //!   momentum flux at mesh nodes. While m_flux stores own contributions,
    1006                 :            : //!   m_fluxc collects the neighbor chare contributions during communication.
    1007                 :            : //!   This way work on m_flux and m_fluxc is overlapped.
    1008                 :            : // *****************************************************************************
    1009                 :            : {
    1010                 :            :   using tk::operator+=;
    1011         [ +  + ]:      33700 :   for (const auto& [g,r] : influx) m_fluxc[g] += r;
    1012                 :            : 
    1013                 :            :   // When we have heard from all chares we communicate with, this chare is done
    1014         [ +  + ]:       3616 :   if (++m_nflux == Disc()->NodeCommMap().size()) {
    1015                 :        328 :     m_nflux = 0;
    1016                 :        328 :     comflux_complete();
    1017                 :            :   }
    1018                 :       3616 : }
    1019                 :            : 
    1020                 :            : void
    1021                 :        672 : LohCG::pinit()
    1022                 :            : // *****************************************************************************
    1023                 :            : //  Initialize Poisson solve
    1024                 :            : // *****************************************************************************
    1025                 :            : {
    1026                 :        672 :   auto d = Disc();
    1027                 :            :   const auto lid = d->Lid();
    1028                 :            :   const auto& coord = d->Coord();
    1029                 :            :   const auto& x = coord[0];
    1030                 :            :   const auto& y = coord[1];
    1031                 :            :   const auto& z = coord[2];
    1032                 :            : 
    1033                 :            :   // Combine own and communicated contributions to velocity divergence
    1034         [ +  + ]:      14304 :   for (const auto& [g,r] : m_divc) m_div[ tk::cref_find(lid,g) ] += r;
    1035                 :        672 :   tk::destroy(m_divc);
    1036                 :            : 
    1037                 :            :   // Configure Dirichlet BCs
    1038                 :            :   std::unordered_map< std::size_t,
    1039                 :            :     std::vector< std::pair< int, tk::real > > > dirbc;
    1040         [ +  + ]:        672 :   if (!g_cfg.get< tag::pre_bc_dir >().empty()) {
    1041         [ +  - ]:         72 :     auto ic = problems::PRESSURE_IC();
    1042                 :            :     std::size_t nmask = 1 + 1;
    1043                 :            :     Assert( m_dirbcmaskp.size() % nmask == 0, "Size mismatch" );
    1044         [ +  + ]:        550 :     for (std::size_t i=0; i<m_dirbcmaskp.size()/nmask; ++i) {
    1045         [ +  + ]:        478 :       auto p = m_dirbcmaskp[i*nmask+0];     // local node id
    1046                 :        478 :       auto mask = m_dirbcmaskp[i*nmask+1];
    1047         [ +  + ]:        478 :       if (mask == 1) {                                  // mask == 1: IC value
    1048 [ -  + ][ +  - ]:        380 :         auto val = ic( x[p], y[p], z[p] );
    1049         [ +  - ]:        380 :         dirbc[p] = {{ { 1, val } }};
    1050 [ +  - ][ +  - ]:        288 :       } else if (mask == 2 && !m_dirbcvalp.empty()) {   // mask == 2: BC value
    1051         [ +  - ]:        288 :         auto val = m_dirbcvalp[i*nmask+1];
    1052 [ +  - ][ -  - ]:        576 :         dirbc[p] = {{ { 1, val } }};
    1053                 :            :       }
    1054                 :            :     }
    1055                 :            :   }
    1056                 :            : 
    1057                 :            :   // Configure Neumann BCs
    1058                 :            :   std::vector< tk::real > neubc;
    1059         [ +  - ]:        672 :   auto pg = problems::PRESSURE_GRAD();
    1060         [ -  + ]:        672 :   if (pg) {
    1061                 :            :     // Collect Neumann BC elements
    1062 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     std::vector< std::uint8_t > besym( m_triinpoel.size(), 0 );
    1063         [ -  - ]:          0 :     for (auto s : g_cfg.get< tag::pre_bc_sym >()) {
    1064                 :            :       auto k = m_bface.find(s);
    1065 [ -  - ][ -  - ]:          0 :       if (k != end(m_bface)) for (auto f : k->second) besym[f] = 1;
    1066                 :            :     }
    1067                 :            :     // Setup Neumann BCs
    1068 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     neubc.resize( x.size(), 0.0 );
    1069         [ -  - ]:          0 :     for (std::size_t e=0; e<m_triinpoel.size()/3; ++e) {
    1070         [ -  - ]:          0 :       if (besym[e]) {
    1071                 :          0 :         const auto N = m_triinpoel.data() + e*3;
    1072                 :            :         tk::real n[3];
    1073         [ -  - ]:          0 :         tk::crossdiv( x[N[1]]-x[N[0]], y[N[1]]-y[N[0]], z[N[1]]-z[N[0]],
    1074         [ -  - ]:          0 :                       x[N[2]]-x[N[0]], y[N[2]]-y[N[0]], z[N[2]]-z[N[0]], 6.0,
    1075                 :            :                       n[0], n[1], n[2] );
    1076                 :          0 :         auto g = pg( x[N[0]], y[N[0]], z[N[0]] );
    1077         [ -  - ]:          0 :         neubc[ N[0] ] -= n[0]*g[0] + n[1]*g[1] + n[2]*g[2];
    1078         [ -  - ]:          0 :         g = pg( x[N[1]], y[N[1]], z[N[1]] );
    1079         [ -  - ]:          0 :         neubc[ N[1] ] -= n[0]*g[0] + n[1]*g[1] + n[2]*g[2];
    1080         [ -  - ]:          0 :         g = pg( x[N[2]], y[N[2]], z[N[2]] );
    1081                 :          0 :         neubc[ N[2] ] -= n[0]*g[0] + n[1]*g[1] + n[2]*g[2];
    1082                 :            :       }
    1083                 :            :     }
    1084                 :            :   }
    1085                 :            : 
    1086                 :            :   // Set hydrostat
    1087                 :        672 :   auto h = g_cfg.get< tag::pre_hydrostat >();
    1088         [ +  + ]:        672 :   if (h != std::numeric_limits< uint64_t >::max()) {
    1089                 :            :     auto pi = lid.find( h );
    1090         [ +  + ]:         16 :     if (pi != end(lid)) {
    1091                 :          8 :       auto p = pi->second;
    1092         [ +  - ]:          8 :       auto ic = problems::PRESSURE_IC();
    1093 [ +  - ][ -  + ]:         16 :       auto val = m_np>1 ? 0.0 : ic( x[p], y[p], z[p] );
    1094                 :            :       auto& b = dirbc[p];
    1095 [ +  - ][ +  - ]:         16 :       if (b.empty()) b = {{ { 1, val }} };
                 [ -  - ]
    1096                 :            :     }
    1097                 :            :   }
    1098                 :            : 
    1099                 :            :   // Configure right hand side
    1100         [ +  - ]:        672 :   auto pr = problems::PRESSURE_RHS();
    1101         [ -  + ]:        672 :   if (pr) {
    1102                 :            :     const auto& vol = d->Vol();
    1103         [ -  - ]:          0 :     for (std::size_t i=0; i<x.size(); ++i) {
    1104         [ -  - ]:          0 :       m_div[i] = pr( x[i], y[i], z[i] ) * vol[i];
    1105                 :            :     }
    1106                 :            :   }
    1107                 :            : 
    1108                 :            :   // Initialize Poisson solve
    1109                 :            :   const auto& pc = g_cfg.get< tag::pre_pc >();
    1110 [ +  - ][ +  - ]:       2688 :   m_cgpre[ thisIndex ].ckLocal()->init( {}, m_div, neubc, dirbc, pc,
         [ -  + ][ -  - ]
    1111 [ +  - ][ +  - ]:       2016 :     CkCallback( CkIndex_LohCG::psolve(), thisProxy[thisIndex] ) );
         [ -  + ][ -  - ]
    1112                 :        672 : }
    1113                 :            : 
    1114                 :            : void
    1115                 :        672 : LohCG::psolve()
    1116                 :            : // *****************************************************************************
    1117                 :            : //  Solve Poisson equation
    1118                 :            : // *****************************************************************************
    1119                 :            : {
    1120                 :        672 :   auto iter = g_cfg.get< tag::pre_iter >();
    1121                 :        672 :   auto tol = g_cfg.get< tag::pre_tol >();
    1122                 :        672 :   auto verbose = g_cfg.get< tag::pre_verbose >();
    1123                 :            : 
    1124         [ +  + ]:        672 :   auto c = m_np != 1 ?
    1125                 :        336 :            CkCallback( CkIndex_LohCG::sgrad(), thisProxy[thisIndex] ) :
    1126 [ +  - ][ +  - ]:       1680 :            CkCallback( CkIndex_LohCG::psolved(), thisProxy[thisIndex] );
         [ +  - ][ +  - ]
         [ +  + ][ -  - ]
    1127                 :            : 
    1128 [ +  - ][ +  - ]:       2016 :   m_cgpre[ thisIndex ].ckLocal()->solve( iter, tol, thisIndex, verbose, c );
         [ -  + ][ -  - ]
    1129                 :        672 : }
    1130                 :            : 
    1131                 :            : void
    1132                 :        336 : LohCG::sgrad()
    1133                 :            : // *****************************************************************************
    1134                 :            : // Compute recent conjugate gradients solution gradient
    1135                 :            : // *****************************************************************************
    1136                 :            : {
    1137                 :        336 :   auto d = Disc();
    1138                 :            : 
    1139         [ +  - ]:       1008 :   auto sol = m_cgpre[ thisIndex ].ckLocal()->solution();
    1140                 :            :   m_sgrad.fill( 0.0 );
    1141         [ +  - ]:        336 :   lohner::grad( m_dsupedge, m_dsupint, d->Coord(), m_triinpoel, sol, m_sgrad );
    1142                 :            : 
    1143                 :            :   // Send gradient contributions to neighbor chares
    1144         [ +  + ]:        336 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
    1145         [ +  - ]:          8 :     comsgrad_complete();
    1146                 :            :   } else {
    1147                 :            :     const auto& lid = d->Lid();
    1148         [ +  + ]:       3944 :     for (const auto& [c,n] : d->NodeCommMap()) {
    1149                 :            :       std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > > exp;
    1150 [ +  - ][ +  + ]:      18658 :       for (auto g : n) exp[g] = m_sgrad[ tk::cref_find(lid,g) ];
    1151 [ +  - ][ +  - ]:       7232 :       thisProxy[c].comsgrad( exp );
    1152                 :            :     }
    1153                 :            :   }
    1154         [ +  - ]:        336 :   ownsgrad_complete();
    1155                 :        336 : }
    1156                 :            : 
    1157                 :            : void
    1158                 :       3616 : LohCG::comsgrad(
    1159                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >& ingrad )
    1160                 :            : // *****************************************************************************
    1161                 :            : //  Receive contributions to conjugrate gradients solution gradient
    1162                 :            : //! \param[in] ingrad Partial contributions to chare-boundary nodes. Key: 
    1163                 :            : //!   global mesh node IDs, value: contributions for all scalar components.
    1164                 :            : //! \details This function receives contributions to m_sgrad, which stores the
    1165                 :            : //!   gradients at mesh nodes. While m_sgrad stores own contributions, m_sgradc
    1166                 :            : //!   collects the neighbor chare contributions during communication. This way
    1167                 :            : //!   work on m_sgrad and m_sgradc is overlapped.
    1168                 :            : // *****************************************************************************
    1169                 :            : {
    1170                 :            :   using tk::operator+=;
    1171         [ +  + ]:      33700 :   for (const auto& [g,r] : ingrad) m_sgradc[g] += r;
    1172                 :            : 
    1173                 :            :   // When we have heard from all chares we communicate with, this chare is done
    1174         [ +  + ]:       3616 :   if (++m_nsgrad == Disc()->NodeCommMap().size()) {
    1175                 :        328 :     m_nsgrad = 0;
    1176                 :        328 :     comsgrad_complete();
    1177                 :            :   }
    1178                 :       3616 : }
    1179                 :            : 
    1180                 :            : void
    1181                 :        672 : LohCG::psolved()
    1182                 :            : // *****************************************************************************
    1183                 :            : // Continue setup after Poisson solve and gradient computation
    1184                 :            : // *****************************************************************************
    1185                 :            : {
    1186                 :        672 :   auto d = Disc();
    1187                 :            : 
    1188 [ +  + ][ +  - ]:        792 :   if (thisIndex == 0) d->pit( m_cgpre[ thisIndex ].ckLocal()->it() );
    1189                 :            : 
    1190         [ +  + ]:        672 :   if (m_np != 1) {
    1191                 :            :     // Finalize gradient communications
    1192                 :        336 :     fingrad( m_sgrad, m_sgradc );
    1193                 :            :     // Project velocity to divergence-free subspace
    1194         [ +  + ]:      19112 :     for (std::size_t i=0; i<m_u.nunk(); ++i) {
    1195                 :      18776 :       m_u(i,1) -= m_sgrad(i,0);
    1196                 :      18776 :       m_u(i,2) -= m_sgrad(i,1);
    1197                 :      18776 :       m_u(i,3) -= m_sgrad(i,2);
    1198                 :            :     }
    1199                 :            :     // Enforce boundary conditions
    1200                 :        336 :     auto t = d->T() + d->Dt();
    1201                 :        336 :     physics::dirbc( m_u, t, d->Coord(), d->BoxNodes(), m_dirbcmask, m_dirbcval );
    1202                 :        336 :     physics::symbc( m_u, m_symbcnodes, m_symbcnorms, /*pos=*/1 );
    1203                 :        336 :     physics::noslipbc( m_u, m_noslipbcnodes, /*pos=*/1 );
    1204                 :            :   }
    1205                 :            : 
    1206         [ -  + ]:        672 :   if (g_cfg.get< tag::nstep >() == 1) {  // test first Poisson solve only
    1207                 :            : 
    1208         [ -  - ]:          0 :     auto p = m_cgpre[ thisIndex ].ckLocal()->solution();
    1209         [ -  - ]:          0 :     for (std::size_t i=0; i<m_u.nunk(); ++i) m_u(i,0) = p[i];
    1210 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     thisProxy[ thisIndex ].wait4step();
    1211 [ -  - ][ -  - ]:          0 :     writeFields( CkCallback(CkIndex_LohCG::diag(), thisProxy[thisIndex]) );
         [ -  - ][ -  - ]
                 [ -  - ]
    1212                 :            : 
    1213                 :            :   } else {
    1214                 :            : 
    1215         [ +  + ]:        672 :     if (++m_np < 2) {
    1216                 :            :       // Compute momentum flux for initial pressure-Poisson rhs
    1217         [ +  - ]:        336 :       thisProxy[ thisIndex ].wait4vgrad();
    1218         [ +  - ]:        336 :       thisProxy[ thisIndex ].wait4flux();
    1219         [ +  - ]:        336 :       thisProxy[ thisIndex ].wait4div();
    1220                 :        336 :       velgrad();
    1221                 :            :     } else {
    1222         [ +  + ]:        336 :       if (thisIndex == 0) {
    1223                 :            :         tk::Print() << "Initial div-free time: " << m_timer[0].dsec()
    1224                 :            :                     << " sec\n";
    1225                 :            :       }
    1226                 :            :       // Assign initial pressure and start timestepping
    1227         [ +  - ]:        672 :       auto p = m_cgpre[ thisIndex ].ckLocal()->solution();
    1228         [ +  + ]:      19112 :       for (std::size_t i=0; i<m_u.nunk(); ++i) m_u(i,0) = p[i];
    1229 [ +  - ][ +  - ]:       1008 :       writeFields( CkCallback(CkIndex_LohCG::start(), thisProxy[thisIndex]) );
         [ +  - ][ +  - ]
                 [ -  - ]
    1230                 :            :     }
    1231                 :            : 
    1232                 :            :   }
    1233                 :        672 : }
    1234                 :            : 
    1235                 :            : void
    1236                 :       3750 : LohCG::diag()
    1237                 :            : // *****************************************************************************
    1238                 :            : //  Compute diagnostics
    1239                 :            : // *****************************************************************************
    1240                 :            : {
    1241                 :       3750 :   auto d = Disc();
    1242                 :            : 
    1243                 :            :   // Increase number of iterations and physical time
    1244                 :       3750 :   d->next();
    1245                 :            : 
    1246                 :            :   // Compute diagnostics, e.g., residuals
    1247                 :       3750 :   auto diag_iter = g_cfg.get< tag::diag_iter >();
    1248                 :       3750 :   auto diagnostics = m_diag.accompute( *d, m_u, m_un, diag_iter );
    1249                 :            : 
    1250                 :            :   // Evaluate residuals
    1251 [ +  + ][ +  - ]:       3948 :   if (!diagnostics) evalres( std::vector< tk::real >( m_u.nprop(), 1.0 ) );
    1252                 :       3750 : }
    1253                 :            : 
    1254                 :            : void
    1255                 :        336 : LohCG::start()
    1256                 :            : // *****************************************************************************
    1257                 :            : // Start time stepping
    1258                 :            : // *****************************************************************************
    1259                 :            : {
    1260                 :            :   // Set flag that indicates that we are now during time stepping
    1261                 :        336 :   Disc()->Initial( 0 );
    1262                 :            :   // Start timer measuring time stepping wall clock time
    1263                 :        336 :   Disc()->Timer().zero();
    1264                 :            :   // Zero grind-timer
    1265                 :        336 :   Disc()->grindZero();
    1266                 :            :   // Continue to first time step
    1267                 :        336 :   dt();
    1268                 :        336 : }
    1269                 :            : 
    1270                 :            : void
    1271                 :       3750 : LohCG::dt()
    1272                 :            : // *****************************************************************************
    1273                 :            : // Compute time step size
    1274                 :            : // *****************************************************************************
    1275                 :            : {
    1276                 :       3750 :   auto d = Disc();
    1277                 :            :   const auto& vol = d->Vol();
    1278                 :            : 
    1279                 :       3750 :   tk::real mindt = std::numeric_limits< tk::real >::max();
    1280         [ +  + ]:       3750 :   auto const_dt = g_cfg.get< tag::dt >();
    1281                 :            :   auto eps = std::numeric_limits< tk::real >::epsilon();
    1282                 :            : 
    1283                 :            :   // use constant dt if configured
    1284         [ +  + ]:       3750 :   if (std::abs(const_dt) > eps) {
    1285                 :            : 
    1286                 :            :     // cppcheck-suppress redundantInitialization
    1287                 :       2920 :     mindt = const_dt;
    1288                 :            : 
    1289                 :            :   } else {
    1290                 :            : 
    1291                 :        830 :     auto cfl = g_cfg.get< tag::cfl >();
    1292                 :        830 :     auto mu = g_cfg.get< tag::mat_dyn_viscosity >();
    1293                 :            :     auto large = std::numeric_limits< tk::real >::max();
    1294                 :        830 :     auto c = g_cfg.get< tag::soundspeed >();
    1295                 :            : 
    1296         [ +  + ]:     216820 :     for (std::size_t i=0; i<m_u.nunk(); ++i) {
    1297                 :     215990 :       auto u = m_u(i,1);
    1298                 :     215990 :       auto v = m_u(i,2);
    1299                 :     215990 :       auto w = m_u(i,3);
    1300                 :     215990 :       auto vel = std::sqrt( u*u + v*v + w*w );
    1301                 :     215990 :       auto L = std::cbrt( vol[i] );
    1302 [ -  + ][ +  + ]:     215990 :       auto euler_dt = L / std::max( vel+c, 1.0e-8 );
    1303                 :     215990 :       mindt = std::min( mindt, euler_dt );
    1304 [ +  - ][ -  + ]:     215990 :       auto visc_dt = mu > eps ? L * L / mu : large;
    1305                 :     215990 :       mindt = std::min( mindt, visc_dt );
    1306                 :            :     }
    1307                 :        830 :     mindt *= cfl;
    1308                 :            : 
    1309                 :            :   }
    1310                 :            : 
    1311                 :            :   // Actiavate SDAG waits for next time step stage
    1312         [ +  - ]:       3750 :   thisProxy[ thisIndex ].wait4step();
    1313                 :            : 
    1314                 :            :   // Contribute to minimum dt across all chares and advance to next step
    1315         [ +  - ]:       3750 :   contribute( sizeof(tk::real), &mindt, CkReduction::min_double,
    1316                 :       3750 :               CkCallback(CkReductionTarget(LohCG,advance), thisProxy) );
    1317                 :       3750 : }
    1318                 :            : 
    1319                 :            : void
    1320                 :       3750 : LohCG::advance( tk::real newdt )
    1321                 :            : // *****************************************************************************
    1322                 :            : // Advance equations to next time step
    1323                 :            : //! \param[in] newdt The smallest dt across the whole problem
    1324                 :            : // *****************************************************************************
    1325                 :            : {
    1326                 :            :   // Set new time step size
    1327                 :       3750 :   Disc()->setdt( newdt );
    1328                 :            : 
    1329                 :            :   // Start next time step stage
    1330                 :       3750 :   stage();
    1331                 :       3750 : }
    1332                 :            : 
    1333                 :            : void
    1334                 :       5100 : LohCG::stage()
    1335                 :            : // *****************************************************************************
    1336                 :            : // Start next time step stage
    1337                 :            : // *****************************************************************************
    1338                 :            : {
    1339                 :            :   // Activate SDAG waits for next time step stage
    1340         [ +  - ]:       5100 :   thisProxy[ thisIndex ].wait4grad();
    1341         [ +  - ]:       5100 :   thisProxy[ thisIndex ].wait4rhs();
    1342                 :            : 
    1343                 :            :   // Compute gradients
    1344                 :       5100 :   grad();
    1345                 :       5100 : }
    1346                 :            : 
    1347                 :            : void
    1348                 :       5100 : LohCG::grad()
    1349                 :            : // *****************************************************************************
    1350                 :            : //  Compute gradients
    1351                 :            : // *****************************************************************************
    1352                 :            : {
    1353                 :       5100 :   auto d = Disc();
    1354                 :            : 
    1355         [ +  + ]:       5100 :   if (m_grad.nprop()) {
    1356                 :            :     m_grad.fill( 0.0 );
    1357                 :        580 :     lohner::grad( m_dsupedge, m_dsupint, d->Coord(), m_triinpoel, m_u, m_grad );
    1358                 :            :   }
    1359                 :            : 
    1360                 :            :   // Send gradient contributions to neighbor chares
    1361         [ +  + ]:       5100 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
    1362                 :        320 :     comgrad_complete();
    1363                 :            :   } else {
    1364                 :            :     const auto& lid = d->Lid();
    1365         [ +  + ]:      45300 :     for (const auto& [c,n] : d->NodeCommMap()) {
    1366                 :            :       std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > > exp;
    1367 [ +  - ][ +  + ]:     254600 :       for (auto g : n) exp[g] = m_grad[ tk::cref_find(lid,g) ];
    1368 [ +  - ][ +  - ]:      81040 :       thisProxy[c].comgrad( exp );
    1369                 :            :     }
    1370                 :            :   }
    1371                 :       5100 :   owngrad_complete();
    1372                 :       5100 : }
    1373                 :            : 
    1374                 :            : void
    1375                 :      40520 : LohCG::comgrad(
    1376                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >& ingrad )
    1377                 :            : // *****************************************************************************
    1378                 :            : //  Receive contributions to gradients on chare-boundaries
    1379                 :            : //! \param[in] ingrad Partial contributions to chare-boundary nodes. Key:
    1380                 :            : //!   global mesh node IDs, value: contributions for all scalar components.
    1381                 :            : //! \details This function receives contributions to m_grad, which stores the
    1382                 :            : //!   gradients at mesh nodes. While m_grad stores own contributions, m_gradc
    1383                 :            : //!   collects the neighbor chare contributions during communication. This way
    1384                 :            : //!   work on m_grad and m_gradc is overlapped.
    1385                 :            : // *****************************************************************************
    1386                 :            : {
    1387                 :            :   using tk::operator+=;
    1388         [ +  + ]:     468680 :   for (const auto& [g,r] : ingrad) m_gradc[g] += r;
    1389                 :            : 
    1390                 :            :   // When we have heard from all chares we communicate with, this chare is done
    1391         [ +  + ]:      40520 :   if (++m_ngrad == Disc()->NodeCommMap().size()) {
    1392                 :       4780 :     m_ngrad = 0;
    1393                 :       4780 :     comgrad_complete();
    1394                 :            :   }
    1395                 :      40520 : }
    1396                 :            : 
    1397                 :            : void
    1398                 :       5100 : LohCG::rhs()
    1399                 :            : // *****************************************************************************
    1400                 :            : // Compute right-hand side of transport equations
    1401                 :            : // *****************************************************************************
    1402                 :            : {
    1403                 :       5100 :   auto d = Disc();
    1404                 :            :   const auto& lid = d->Lid();
    1405                 :            : 
    1406         [ +  + ]:       5100 :   if (m_grad.nprop()) {
    1407                 :            :     // Combine own and communicated contributions to gradients
    1408         [ +  + ]:      33660 :     for (const auto& [g,r] : m_gradc) {
    1409                 :      33080 :       auto i = tk::cref_find( lid, g );
    1410         [ +  + ]:     330800 :       for (std::size_t c=0; c<r.size(); ++c) m_grad(i,c) += r[c];
    1411                 :            :     }
    1412                 :        580 :     tk::destroy(m_gradc);
    1413                 :            : 
    1414                 :            :     // Divide weak result by nodal volume
    1415                 :            :     const auto& vol = d->Vol();
    1416         [ +  + ]:     270420 :     for (std::size_t p=0; p<m_grad.nunk(); ++p) {
    1417         [ +  + ]:    2698400 :       for (std::size_t c=0; c<m_grad.nprop(); ++c) {
    1418                 :    2428560 :         m_grad(p,c) /= vol[p];
    1419                 :            :       }
    1420                 :            :     }
    1421                 :            :   }
    1422                 :            : 
    1423                 :            :   // Compute own portion of right-hand side for all equations
    1424                 :       5100 :   lohner::rhs( m_dsupedge, m_dsupint, d->Coord(), m_triinpoel, m_u, m_grad,
    1425                 :       5100 :                m_rhs );
    1426                 :            : 
    1427                 :            :   // Communicate rhs to other chares on chare-boundary
    1428         [ +  + ]:       5100 :   if (d->NodeCommMap().empty()) {
    1429                 :        320 :     comrhs_complete();
    1430                 :            :   } else {
    1431         [ +  + ]:      45300 :     for (const auto& [c,n] : d->NodeCommMap()) {
    1432                 :            :       std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > > exp;
    1433 [ +  - ][ +  + ]:     254600 :       for (auto g : n) exp[g] = m_rhs[ tk::cref_find(lid,g) ];
    1434 [ +  - ][ +  - ]:      81040 :       thisProxy[c].comrhs( exp );
    1435                 :            :     }
    1436                 :            :   }
    1437                 :       5100 :   ownrhs_complete();
    1438                 :       5100 : }
    1439                 :            : 
    1440                 :            : void
    1441                 :      40520 : LohCG::comrhs(
    1442                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, std::vector< tk::real > >& inrhs )
    1443                 :            : // *****************************************************************************
    1444                 :            : //  Receive contributions to right-hand side vector on chare-boundaries
    1445                 :            : //! \param[in] inrhs Partial contributions of RHS to chare-boundary nodes. Key:
    1446                 :            : //!   global mesh node IDs, value: contributions for all scalar components.
    1447                 :            : //! \details This function receives contributions to m_rhs, which stores the
    1448                 :            : //!   right hand side vector at mesh nodes. While m_rhs stores own
    1449                 :            : //!   contributions, m_rhsc collects the neighbor chare contributions during
    1450                 :            : //!   communication. This way work on m_rhs and m_rhsc is overlapped.
    1451                 :            : // *****************************************************************************
    1452                 :            : {
    1453                 :            :   using tk::operator+=;
    1454         [ +  + ]:     468680 :   for (const auto& [g,r] : inrhs) m_rhsc[g] += r;
    1455                 :            : 
    1456                 :            :   // When we have heard from all chares we communicate with, this chare is done
    1457         [ +  + ]:      40520 :   if (++m_nrhs == Disc()->NodeCommMap().size()) {
    1458                 :       4780 :     m_nrhs = 0;
    1459                 :       4780 :     comrhs_complete();
    1460                 :            :   }
    1461                 :      40520 : }
    1462                 :            : 
    1463                 :            : void
    1464                 :            : // cppcheck-suppress unusedFunction
    1465                 :       5100 : LohCG::solve()
    1466                 :            : // *****************************************************************************
    1467                 :            : //  Advance systems of equations
    1468                 :            : // *****************************************************************************
    1469                 :            : {
    1470                 :       5100 :   auto d = Disc();
    1471                 :            :   const auto npoin = m_u.nunk();
    1472                 :            :   const auto ncomp = m_u.nprop();
    1473                 :            :   const auto& vol = d->Vol();
    1474                 :            : 
    1475                 :            :   // Combine own and communicated contributions to rhs
    1476                 :            :   const auto lid = d->Lid();
    1477         [ +  + ]:     124680 :   for (const auto& [g,r] : m_rhsc) {
    1478                 :     119580 :     auto i = tk::cref_find( lid, g );
    1479         [ +  + ]:     597900 :     for (std::size_t c=0; c<r.size(); ++c) m_rhs(i,c) += r[c];
    1480                 :            :   }
    1481                 :       5100 :   tk::destroy(m_rhsc);
    1482                 :            : 
    1483         [ +  + ]:       5100 :   if (m_stage == 0) m_un = m_u;
    1484                 :            : 
    1485                 :            :   // Advance system
    1486                 :       5100 :   auto dt = m_rkcoef[m_stage] * d->Dt();
    1487         [ +  + ]:     688300 :   for (std::size_t i=0; i<npoin; ++i) {
    1488         [ +  + ]:    3416000 :     for (std::size_t c=0; c<ncomp; ++c) {
    1489                 :    2732800 :       m_u(i,c) = m_un(i,c) - dt*m_rhs(i,c)/vol[i];
    1490                 :            :     }
    1491                 :            :   }
    1492                 :            : 
    1493                 :            :   // Configure and apply scalar source to solution (if defined)
    1494         [ +  - ]:       5100 :   auto src = problems::PHYS_SRC();
    1495 [ -  + ][ -  - ]:       5100 :   if (src) src( d->Coord(), d->T(), m_u );
    1496                 :            : 
    1497                 :            :   // Enforce boundary conditions
    1498         [ +  - ]:       5100 :   auto t = d->T() + m_rkcoef[m_stage] * d->Dt();
    1499         [ +  - ]:       5100 :   physics::dirbc( m_u, t, d->Coord(), d->BoxNodes(), m_dirbcmask, m_dirbcval );
    1500         [ +  - ]:       5100 :   physics::dirbcp( m_u, d->Coord(), m_dirbcmaskp, m_dirbcvalp );
    1501         [ +  - ]:       5100 :   physics::symbc( m_u, m_symbcnodes, m_symbcnorms, /*pos=*/1 );
    1502         [ +  - ]:       5100 :   physics::noslipbc( m_u, m_noslipbcnodes, /*pos=*/1 );
    1503                 :            : 
    1504         [ +  + ]:       5100 :   if (++m_stage < m_rkcoef.size()) {
    1505                 :            : 
    1506                 :            :     // Start next time step stage
    1507         [ +  - ]:       1350 :     stage();
    1508                 :            : 
    1509                 :            :   } else {
    1510                 :            : 
    1511                 :            :     // Reset Runge-Kutta stage counter
    1512                 :       3750 :     m_stage = 0;
    1513                 :            :     // Compute diagnostics, e.g., residuals
    1514         [ +  - ]:       3750 :     diag();
    1515                 :            : 
    1516                 :            :   }
    1517                 :       5100 : }
    1518                 :            : 
    1519                 :            : void
    1520                 :       3750 : LohCG::evalres( const std::vector< tk::real >& )
    1521                 :            : // *****************************************************************************
    1522                 :            : //  Evaluate residuals
    1523                 :            : // *****************************************************************************
    1524                 :            : {
    1525                 :       3750 :   refine();
    1526                 :       3750 : }
    1527                 :            : 
    1528                 :            : void
    1529                 :       3750 : LohCG::refine()
    1530                 :            : // *****************************************************************************
    1531                 :            : // Optionally refine/derefine mesh
    1532                 :            : // *****************************************************************************
    1533                 :            : {
    1534                 :       3750 :   auto d = Disc();
    1535                 :            : 
    1536                 :            :   // See if this is the last time step
    1537         [ +  + ]:       3750 :   if (d->finished()) m_finished = 1;
    1538                 :            : 
    1539                 :       3750 :   auto dtref = g_cfg.get< tag::href_dt >();
    1540                 :       3750 :   auto dtfreq = g_cfg.get< tag::href_dtfreq >();
    1541                 :            : 
    1542                 :            :   // if t>0 refinement enabled and we hit the frequency
    1543 [ -  + ][ -  - ]:       3750 :   if (dtref && !(d->It() % dtfreq)) {   // refine
    1544                 :            : 
    1545                 :          0 :     d->refined() = 1;
    1546                 :          0 :     d->startvol();
    1547                 :          0 :     d->Ref()->dtref( m_bface, m_bnode, m_triinpoel );
    1548                 :            : 
    1549                 :            :     // Activate SDAG waits for re-computing the integrals
    1550         [ -  - ]:          0 :     thisProxy[ thisIndex ].wait4int();
    1551                 :            : 
    1552                 :            :   } else {      // do not refine
    1553                 :            : 
    1554                 :       3750 :     d->refined() = 0;
    1555                 :       3750 :     feop_complete();
    1556                 :       3750 :     resize_complete();
    1557                 :            : 
    1558                 :            :   }
    1559                 :       3750 : }
    1560                 :            : 
    1561                 :            : void
    1562                 :          0 : LohCG::resizePostAMR(
    1563                 :            :   const std::vector< std::size_t >& /*ginpoel*/,
    1564                 :            :   const tk::UnsMesh::Chunk& chunk,
    1565                 :            :   const tk::UnsMesh::Coords& coord,
    1566                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, tk::UnsMesh::Edge >& addedNodes,
    1567                 :            :   const std::unordered_map< std::size_t, std::size_t >& /*addedTets*/,
    1568                 :            :   const std::set< std::size_t >& removedNodes,
    1569                 :            :   const std::unordered_map< int, std::unordered_set< std::size_t > >&
    1570                 :            :     nodeCommMap,
    1571                 :            :   const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bface,
    1572                 :            :   const std::map< int, std::vector< std::size_t > >& bnode,
    1573                 :            :   const std::vector< std::size_t >& triinpoel )
    1574                 :            : // *****************************************************************************
    1575                 :            : //  Receive new mesh from Refiner
    1576                 :            : //! \param[in] ginpoel Mesh connectivity with global node ids
    1577                 :            : //! \param[in] chunk New mesh chunk (connectivity and global<->local id maps)
    1578                 :            : //! \param[in] coord New mesh node coordinates
    1579                 :            : //! \param[in] addedNodes Newly added mesh nodes and their parents (local ids)
    1580                 :            : //! \param[in] addedTets Newly added mesh cells and their parents (local ids)
    1581                 :            : //! \param[in] removedNodes Newly removed mesh node local ids
    1582                 :            : //! \param[in] nodeCommMap New node communication map
    1583                 :            : //! \param[in] bface Boundary-faces mapped to side set ids
    1584                 :            : //! \param[in] bnode Boundary-node lists mapped to side set ids
    1585                 :            : //! \param[in] triinpoel Boundary-face connectivity
    1586                 :            : // *****************************************************************************
    1587                 :            : {
    1588                 :          0 :   auto d = Disc();
    1589                 :            : 
    1590                 :          0 :   d->Itf() = 0;  // Zero field output iteration count if AMR
    1591                 :          0 :   ++d->Itr();    // Increase number of iterations with a change in the mesh
    1592                 :            : 
    1593                 :            :   // Resize mesh data structures after mesh refinement
    1594                 :          0 :   d->resizePostAMR( chunk, coord, nodeCommMap, removedNodes );
    1595                 :            : 
    1596                 :            :   Assert(coord[0].size() == m_u.nunk()-removedNodes.size()+addedNodes.size(),
    1597                 :            :     "Incorrect vector length post-AMR: expected length after resizing = " +
    1598                 :            :     std::to_string(coord[0].size()) + ", actual unknown vector length = " +
    1599                 :            :     std::to_string(m_u.nunk()-removedNodes.size()+addedNodes.size()));
    1600                 :            : 
    1601                 :            :   // Remove newly removed nodes from solution vectors
    1602                 :          0 :   m_u.rm( removedNodes );
    1603                 :          0 :   m_rhs.rm( removedNodes );
    1604                 :            : 
    1605                 :            :   // Resize auxiliary solution vectors
    1606                 :            :   auto npoin = coord[0].size();
    1607                 :            :   m_u.resize( npoin );
    1608                 :            :   m_rhs.resize( npoin );
    1609                 :            : 
    1610                 :            :   // Update solution on new mesh
    1611         [ -  - ]:          0 :   for (const auto& n : addedNodes)
    1612         [ -  - ]:          0 :     for (std::size_t c=0; c<m_u.nprop(); ++c) {
    1613                 :            :       Assert(n.first < m_u.nunk(), "Added node index out of bounds post-AMR");
    1614                 :            :       Assert(n.second[0] < m_u.nunk() && n.second[1] < m_u.nunk(),
    1615                 :            :         "Indices of parent-edge nodes out of bounds post-AMR");
    1616                 :          0 :       m_u(n.first,c) = (m_u(n.second[0],c) + m_u(n.second[1],c))/2.0;
    1617                 :            :     }
    1618                 :            : 
    1619                 :            :   // Update physical-boundary node-, face-, and element lists
    1620                 :            :   m_bnode = bnode;
    1621                 :            :   m_bface = bface;
    1622                 :          0 :   m_triinpoel = tk::remap( triinpoel, d->Lid() );
    1623                 :            : 
    1624                 :          0 :   auto meshid = d->MeshId();
    1625         [ -  - ]:          0 :   contribute( sizeof(std::size_t), &meshid, CkReduction::nop,
    1626                 :          0 :               CkCallback(CkReductionTarget(Transporter,resized), d->Tr()) );
    1627                 :          0 : }
    1628                 :            : 
    1629                 :            : void
    1630                 :        819 : LohCG::writeFields( CkCallback cb )
    1631                 :            : // *****************************************************************************
    1632                 :            : // Output mesh-based fields to file
    1633                 :            : //! \param[in] cb Function to continue with after the write
    1634                 :            : // *****************************************************************************
    1635                 :            : {
    1636         [ +  + ]:        819 :   if (g_cfg.get< tag::benchmark >()) { cb.send(); return; }
    1637                 :            : 
    1638                 :        235 :   auto d = Disc();
    1639                 :            : 
    1640                 :            :   // Field output
    1641                 :            : 
    1642                 :            :   std::vector< std::string > nodefieldnames{
    1643 [ -  + ][ +  + ]:       1175 :     "pressure", "velocityx", "velocityy", "velocityz" };
         [ -  + ][ -  - ]
                 [ -  - ]
    1644                 :            : 
    1645                 :            :   std::vector< std::vector< tk::real > > nodefields;
    1646                 :            : 
    1647         [ +  - ]:        235 :   nodefields.push_back( m_u.extract(0) );
    1648         [ +  - ]:        235 :   nodefields.push_back( m_u.extract(1) );
    1649         [ +  - ]:        235 :   nodefields.push_back( m_u.extract(2) );
    1650 [ +  - ][ +  + ]:        470 :   nodefields.push_back( m_u.extract(3) );
    1651                 :            : 
    1652                 :            :   Assert( nodefieldnames.size() == nodefields.size(), "Size mismatch" );
    1653                 :            : 
    1654                 :            :   // Surface output
    1655                 :            : 
    1656                 :            :   std::vector< std::string > nodesurfnames;
    1657                 :            :   std::vector< std::vector< tk::real > > nodesurfs;
    1658                 :            : 
    1659                 :            :   const auto& f = g_cfg.get< tag::fieldout >();
    1660                 :            : 
    1661         [ +  + ]:        235 :   if (!f.empty()) {
    1662                 :            :     std::size_t ncomp = 4;
    1663         [ +  - ]:         22 :     nodesurfnames.push_back( "pressure" );
    1664         [ +  - ]:         22 :     nodesurfnames.push_back( "velocityx" );
    1665         [ +  - ]:         22 :     nodesurfnames.push_back( "velocityy" );
    1666         [ +  - ]:         22 :     nodesurfnames.push_back( "velocityz" );
    1667                 :            : 
    1668         [ +  - ]:         22 :     auto bnode = tk::bfacenodes( m_bface, m_triinpoel );
    1669         [ +  - ]:         22 :     std::set< int > outsets( begin(f), end(f) );
    1670         [ +  + ]:         44 :     for (auto sideset : outsets) {
    1671                 :            :       auto b = bnode.find(sideset);
    1672         [ +  + ]:         22 :       if (b == end(bnode)) continue;
    1673                 :            :       const auto& nodes = b->second;
    1674                 :            :       auto i = nodesurfs.size();
    1675                 :            :       nodesurfs.insert( end(nodesurfs), ncomp,
    1676         [ +  - ]:         32 :                         std::vector< tk::real >( nodes.size() ) );
    1677                 :            :       std::size_t j = 0;
    1678         [ +  + ]:       1950 :       for (auto n : nodes) {
    1679         [ +  - ]:       1934 :         const auto s = m_u[n];
    1680                 :            :         std::size_t p = 0;
    1681                 :       1934 :         nodesurfs[i+(p++)][j] = s[0];
    1682                 :       1934 :         nodesurfs[i+(p++)][j] = s[1];
    1683                 :       1934 :         nodesurfs[i+(p++)][j] = s[2];
    1684                 :       1934 :         nodesurfs[i+(p++)][j] = s[3];
    1685                 :       1934 :         ++j;
    1686                 :            :       }
    1687                 :            :     }
    1688                 :            :   }
    1689                 :            : 
    1690                 :            :   // Send mesh and fields data (solution dump) for output to file
    1691 [ +  - ][ +  - ]:        470 :   d->write( d->Inpoel(), d->Coord(), m_bface, tk::remap(m_bnode,d->Lid()),
    1692         [ +  - ]:        235 :             m_triinpoel, {}, nodefieldnames, {}, nodesurfnames,
    1693                 :            :             {}, nodefields, {}, nodesurfs, cb );
    1694 [ +  - ][ +  - ]:        705 : }
         [ +  - ][ +  - ]
         [ +  - ][ -  - ]
                 [ -  - ]
    1695                 :            : 
    1696                 :            : void
    1697                 :       3750 : LohCG::out()
    1698                 :            : // *****************************************************************************
    1699                 :            : // Output mesh field data
    1700                 :            : // *****************************************************************************
    1701                 :            : {
    1702                 :       3750 :   auto d = Disc();
    1703                 :            : 
    1704                 :            :   // Time history
    1705 [ +  - ][ +  - ]:       3750 :   if (d->histiter() or d->histtime() or d->histrange()) {
                 [ -  + ]
    1706                 :            :     auto ncomp = m_u.nprop();
    1707                 :            :     const auto& inpoel = d->Inpoel();
    1708                 :          0 :     std::vector< std::vector< tk::real > > hist( d->Hist().size() );
    1709                 :            :     std::size_t j = 0;
    1710         [ -  - ]:          0 :     for (const auto& p : d->Hist()) {
    1711         [ -  - ]:          0 :       auto e = p.get< tag::elem >();        // host element id
    1712                 :            :       const auto& n = p.get< tag::fn >();   // shapefunctions evaluated at point
    1713         [ -  - ]:          0 :       hist[j].resize( ncomp+1, 0.0 );
    1714         [ -  - ]:          0 :       for (std::size_t i=0; i<4; ++i) {
    1715         [ -  - ]:          0 :         const auto u = m_u[ inpoel[e*4+i] ];
    1716                 :          0 :         hist[j][0] += n[i] * u[0];
    1717                 :          0 :         hist[j][1] += n[i] * u[1]/u[0];
    1718                 :          0 :         hist[j][2] += n[i] * u[2]/u[0];
    1719                 :          0 :         hist[j][3] += n[i] * u[3]/u[0];
    1720                 :          0 :         hist[j][4] += n[i] * u[4]/u[0];
    1721                 :          0 :         auto ei = u[4]/u[0] - 0.5*(u[1]*u[1] + u[2]*u[2] + u[3]*u[3])/u[0]/u[0];
    1722                 :          0 :         hist[j][5] += n[i] * eos::pressure( u[0]*ei );
    1723         [ -  - ]:          0 :         for (std::size_t c=5; c<ncomp; ++c) hist[j][c+1] += n[i] * u[c];
    1724                 :            :       }
    1725                 :          0 :       ++j;
    1726                 :            :     }
    1727         [ -  - ]:          0 :     d->history( std::move(hist) );
    1728                 :          0 :   }
    1729                 :            : 
    1730                 :            :   // Field data
    1731 [ +  + ][ +  - ]:       3750 :   if (d->fielditer() or d->fieldtime() or d->fieldrange() or m_finished) {
         [ +  - ][ +  + ]
    1732 [ +  - ][ +  - ]:       1449 :     writeFields( CkCallback(CkIndex_LohCG::integrals(), thisProxy[thisIndex]) );
    1733                 :            :   } else {
    1734                 :       3267 :     integrals();
    1735                 :            :   }
    1736                 :       3750 : }
    1737                 :            : 
    1738                 :            : void
    1739                 :       3750 : LohCG::integrals()
    1740                 :            : // *****************************************************************************
    1741                 :            : // Compute integral quantities for output
    1742                 :            : // *****************************************************************************
    1743                 :            : {
    1744                 :       3750 :   auto d = Disc();
    1745                 :            : 
    1746 [ +  + ][ +  - ]:       3750 :   if (d->integiter() or d->integtime() or d->integrange()) {
                 [ -  + ]
    1747                 :            : 
    1748                 :            :     using namespace integrals;
    1749         [ +  - ]:         22 :     std::vector< std::map< int, tk::real > > ints( NUMINT );
    1750                 :            : 
    1751                 :            :     // Prepend integral vector with metadata on the current time step:
    1752                 :            :     // current iteration count, current physical time, time step size
    1753 [ +  - ][ +  - ]:         22 :     ints[ ITER ][ 0 ] = static_cast< tk::real >( d->It() );
    1754 [ +  - ][ +  - ]:         22 :     ints[ TIME ][ 0 ] = d->T();
    1755 [ +  - ][ +  - ]:         22 :     ints[ DT ][ 0 ] = d->Dt();
    1756                 :            : 
    1757                 :            :     // Compute integrals requested for surfaces requested
    1758                 :            :     const auto& reqv = g_cfg.get< tag::integout_integrals >();
    1759                 :         22 :     std::unordered_set< std::string > req( begin(reqv), end(reqv) );
    1760 [ +  - ][ -  + ]:         44 :     if (req.count("mass_flow_rate")) {
    1761         [ -  - ]:          0 :       for (const auto& [s,sint] : m_surfint) {
    1762         [ -  - ]:          0 :         auto& mfr = ints[ MASS_FLOW_RATE ][ s ];
    1763                 :            :         const auto& nodes = sint.first;
    1764                 :            :         const auto& ndA = sint.second;
    1765                 :            :         auto n = ndA.data();
    1766         [ -  - ]:          0 :         for (auto p : nodes) {
    1767                 :          0 :           mfr += n[0]*m_u(p,1) + n[1]*m_u(p,2) + n[2]*m_u(p,3);
    1768                 :          0 :           n += 3;
    1769                 :            :         }
    1770                 :            :       }
    1771                 :            :     }
    1772 [ +  - ][ +  - ]:         44 :     if (req.count("force")) {
    1773                 :         22 :       auto mu = g_cfg.get< tag::mat_dyn_viscosity >();
    1774         [ +  + ]:         38 :       for (const auto& [s,sint] : m_surfint) {
    1775         [ +  - ]:         16 :         auto& fx = ints[ FORCE_X ][ s ];
    1776         [ +  - ]:         16 :         auto& fy = ints[ FORCE_Y ][ s ];
    1777         [ +  - ]:         16 :         auto& fz = ints[ FORCE_Z ][ s ];
    1778                 :            :         const auto& nodes = sint.first;
    1779                 :            :         const auto& ndA = sint.second;
    1780                 :            :         auto n = ndA.data();
    1781         [ +  + ]:       1950 :         for (auto p : nodes) {
    1782                 :            :           // pressure force
    1783                 :       1934 :           fx -= n[0]*m_u(p,0);
    1784                 :       1934 :           fy -= n[1]*m_u(p,0);
    1785                 :       1934 :           fz -= n[2]*m_u(p,0);
    1786                 :            :           // viscous force
    1787                 :       1934 :           fx += mu * (m_grad(p,0)*n[0] + m_grad(p,1)*n[1] + m_grad(p,2)*n[2]);
    1788                 :       1934 :           fy += mu * (m_grad(p,3)*n[0] + m_grad(p,4)*n[1] + m_grad(p,5)*n[2]);
    1789                 :       1934 :           fz += mu * (m_grad(p,6)*n[0] + m_grad(p,7)*n[1] + m_grad(p,8)*n[2]);
    1790                 :       1934 :           n += 3;
    1791                 :            :         }
    1792                 :            :       }
    1793                 :            :     }
    1794                 :            : 
    1795         [ +  - ]:         22 :     auto stream = serialize( d->MeshId(), ints );
    1796 [ +  - ][ +  - ]:         44 :     d->contribute( stream.first, stream.second.get(), IntegralsMerger,
    1797 [ +  - ][ -  - ]:         22 :       CkCallback(CkIndex_Transporter::integrals(nullptr), d->Tr()) );
    1798                 :            : 
    1799                 :         22 :   } else {
    1800                 :            : 
    1801                 :       3728 :     step();
    1802                 :            : 
    1803                 :            :   }
    1804                 :       3750 : }
    1805                 :            : 
    1806                 :            : void
    1807                 :       3414 : LohCG::evalLB( int nrestart )
    1808                 :            : // *****************************************************************************
    1809                 :            : // Evaluate whether to do load balancing
    1810                 :            : //! \param[in] nrestart Number of times restarted
    1811                 :            : // *****************************************************************************
    1812                 :            : {
    1813                 :       3414 :   auto d = Disc();
    1814                 :            : 
    1815                 :            :   // Detect if just returned from a checkpoint and if so, zero timers and
    1816                 :            :   // finished flag
    1817         [ +  + ]:       3414 :   if (d->restarted( nrestart )) m_finished = 0;
    1818                 :            : 
    1819                 :       3414 :   const auto lbfreq = g_cfg.get< tag::lbfreq >();
    1820         [ +  + ]:       3414 :   const auto nonblocking = g_cfg.get< tag::nonblocking >();
    1821                 :            : 
    1822                 :            :   // Load balancing if user frequency is reached or after the second time-step
    1823 [ +  + ][ +  + ]:       3414 :   if ( (d->It()) % lbfreq == 0 || d->It() == 2 ) {
    1824                 :            : 
    1825                 :       3274 :     AtSync();
    1826         [ -  + ]:       3274 :     if (nonblocking) dt();
    1827                 :            : 
    1828                 :            :   } else {
    1829                 :            : 
    1830                 :        140 :     dt();
    1831                 :            : 
    1832                 :            :   }
    1833                 :       3414 : }
    1834                 :            : 
    1835                 :            : void
    1836                 :       3409 : LohCG::evalRestart()
    1837                 :            : // *****************************************************************************
    1838                 :            : // Evaluate whether to save checkpoint/restart
    1839                 :            : // *****************************************************************************
    1840                 :            : {
    1841                 :       3409 :   auto d = Disc();
    1842                 :            : 
    1843                 :       3409 :   const auto rsfreq = g_cfg.get< tag::rsfreq >();
    1844                 :       3409 :   const auto benchmark = g_cfg.get< tag::benchmark >();
    1845                 :            : 
    1846 [ +  + ][ -  + ]:       3409 :   if ( !benchmark && (d->It()) % rsfreq == 0 ) {
    1847                 :            : 
    1848                 :          0 :     std::vector< std::size_t > meshdata{ /* finished = */ 0, d->MeshId() };
    1849         [ -  - ]:          0 :     contribute( meshdata, CkReduction::nop,
    1850 [ -  - ][ -  - ]:          0 :       CkCallback(CkReductionTarget(Transporter,checkpoint), d->Tr()) );
    1851                 :            : 
    1852                 :            :   } else {
    1853                 :            : 
    1854                 :       3409 :     evalLB( /* nrestart = */ -1 );
    1855                 :            : 
    1856                 :            :   }
    1857                 :       3409 : }
    1858                 :            : 
    1859                 :            : void
    1860                 :       3750 : LohCG::step()
    1861                 :            : // *****************************************************************************
    1862                 :            : // Evaluate whether to continue with next time step
    1863                 :            : // *****************************************************************************
    1864                 :            : {
    1865                 :       3750 :   auto d = Disc();
    1866                 :            : 
    1867                 :            :   // Output one-liner status report to screen
    1868         [ +  + ]:       3750 :   if(thisIndex == 0) d->status();
    1869                 :            : 
    1870         [ +  + ]:       3750 :   if (not m_finished) {
    1871                 :            : 
    1872                 :       3409 :     evalRestart();
    1873                 :            : 
    1874                 :            :   } else {
    1875                 :            : 
    1876                 :        341 :     auto meshid = d->MeshId();
    1877         [ +  - ]:        682 :     d->contribute( sizeof(std::size_t), &meshid, CkReduction::nop,
    1878                 :        341 :                    CkCallback(CkReductionTarget(Transporter,finish), d->Tr()) );
    1879                 :            : 
    1880                 :            :   }
    1881                 :       3750 : }
    1882                 :            : 
    1883                 :            : #include "NoWarning/lohcg.def.h"

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