tersoff MAYBE fixed now!
[physik/posic.git] / moldyn.h
index 8254568..b140372 100644 (file)
--- a/moldyn.h
+++ b/moldyn.h
@@ -12,7 +12,6 @@
 #include "random/random.h"
 #include "list/list.h"
 
-
 /*
  * 
  * datatypes
@@ -82,17 +81,14 @@ typedef struct s_moldyn {
 
        t_3dvec dim;            /* dimensions of the simulation volume */
        double volume;          /* volume of sim cell (dim.x*dim.y*dim.z) */
-       double vt1,vt2;
 
        /* potential force function and parameter pointers */
        int (*func1b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai);
-       void *pot1b_params;
        int (*func2b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
        int (*func2b_post)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       void *pot2b_params;
        int (*func3b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,
                      u8 bck);
-       void *pot3b_params;
+       void *pot_params;
        //int (*potential_force_function)(struct s_moldyn *moldyn);
 
        double cutoff;          /* cutoff radius */
@@ -105,7 +101,9 @@ typedef struct s_moldyn {
        double t;               /* actual temperature */
 
        double p_ref;           /* reference pressure */
-       double p;               /* actual pressure */
+       double p;               /* actual pressure (computed by virial) */
+       t_3dvec tp;             /* thermodynamic pressure dU/dV */
+       double dv;              /* dV for thermodynamic pressure calc */
 
        /* pressure and temperature control (velocity/volume scaling) */
        /* (t_tc in units of tau, p_tc in units of tau * isoth. compressib.) */
@@ -137,14 +135,24 @@ typedef struct s_moldyn {
        int mfd;                /* fd for momentum log */
        unsigned int vwrite;    /* how often to visualize atom information */
        unsigned int swrite;    /* how often to create a save file */
+       int rfd;                /* report file descriptor */
+       char rtitle[64];        /* report title */
+       char rauthor[64];       /* report author */
+       int pfd;                /* gnuplot script file descriptor */
 
        u8 status;              /* general moldyn properties */
 
        t_random random;        /* random interface */
 
-       int debug;              /* debugging stuff, ignore */
+       double debug;           /* debugging stuff, ignore */
 } t_moldyn;
 
+/*
+ *
+ *  defines
+ *
+ */
+
 #define MOLDYN_STAT_PBX                        0x01    /* periodic boudaries in x */
 #define MOLDYN_STAT_PBY                        0x02    /* y */
 #define MOLDYN_STAT_PBZ                        0x04    /* and z direction */
@@ -160,116 +168,6 @@ typedef struct s_moldyn {
 #define P_SCALE_BERENDSEN              0x04    /* berendsen p control */
 #define P_SCALE_DIRECT                 0x08    /* direct p control */
 
-
-/*
- *
- * potential parameter structures
- *
- */
-
-/*
- * harmonic oscillator potential parameter structure
- */
-
-typedef struct s_ho_params {
-       double spring_constant;
-       double equilibrium_distance;
-} t_ho_params;
-
-/*
- * lennard jones potential parameter structure
- */
-
-typedef struct s_lj_params {
-       double sigma6;
-       double sigma12;
-       double epsilon4;
-       double uc;
-} t_lj_params;
-
-/*
- * tersoff 
- */
-
-/* tersoff exchange structure to exchange 2bp and 3bp calculated values */
-typedef struct s_tersoff_exchange {
-       double f_c,df_c;
-       double f_a,df_a;
-
-       t_3dvec dist_ij;
-       double d_ij2;
-       double d_ij;
-
-       double chi;
-
-       double *beta_i;
-       double *beta_j;
-       double *n_i;
-       double *n_j;
-       double *c_i;
-       double *c_j;
-       double *d_i;
-       double *d_j;
-       double *h_i;
-       double *h_j;
-
-       double ci2;
-       double cj2;
-       double di2;
-       double dj2;
-       double ci2di2;
-       double cj2dj2;
-       double betaini;
-       double betajnj;
-
-       u8 run3bp;
-       u8 run2bp_post;
-       u8 d_ij_between_rs;
-
-       double zeta_ij;
-       double zeta_ji;
-       t_3dvec dzeta_ij;
-       t_3dvec dzeta_ji;
-} t_tersoff_exchange;
-
-/* tersoff multi (2!) potential parameters */
-typedef struct s_tersoff_mult_params {
-       double S[2];            /* tersoff cutoff radii */
-       double S2[2];           /* tersoff cutoff radii squared */
-       double R[2];            /* tersoff cutoff radii */
-       double Smixed;          /* mixed S radius */
-       double S2mixed;         /* mixed S radius squared */
-       double Rmixed;          /* mixed R radius */
-       double A[2];            /* factor of tersoff attractive part */
-       double B[2];            /* factor of tersoff repulsive part */
-       double Amixed;          /* mixed A factor */
-       double Bmixed;          /* mixed B factor */
-       double lambda[2];       /* tersoff lambda */
-       double lambda_m;        /* mixed lambda */
-       double mu[2];           /* tersoff mu */
-       double mu_m;            /* mixed mu */
-
-       double chi;
-
-       double beta[2];
-       double n[2];
-       double c[2];
-       double d[2];
-       double h[2];
-
-       t_tersoff_exchange exchange;    /* exchange between 2bp and 3bp calc */
-} t_tersoff_mult_params;
-
-
-
-/*
- *
- *  defines
- *
- */
-
-#define ONE_THIRD      (1.0/3.0)
-
 /*
  * default values
  *
@@ -287,7 +185,7 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define KILOGRAM                       (1.0/AMU)               /* amu */
 #define NEWTON (METER*KILOGRAM/(SECOND*SECOND))        /* A amu / fs^2 */
 #define PASCAL (NEWTON/(METER*METER))                  /* N / A^2 */
-#define ATM    (1.0133e5*PASCAL)                       /* N / A^2 */
+#define ATM    ((1.0133e5*PASCAL))                     /* N / A^2 */
 
 #define MOLDYN_TEMP                    273.0
 #define MOLDYN_TAU                     1.0
@@ -305,10 +203,14 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define LOG_TOTAL_MOMENTUM             0x02
 #define SAVE_STEP                      0x04
 #define VISUAL_STEP                    0x08
+#define CREATE_REPORT                  0x10
 
 #define TRUE                           1
 #define FALSE                          0
 
+#define VERBOSE                                1
+#define QUIET                          0
+
 /*
  *
  * phsical values / constants
@@ -316,6 +218,8 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
  *
  */
 
+#define ONE_THIRD              (1.0/3.0)
+
 #define K_BOLTZMANN            (1.380650524e-23*METER*NEWTON)  /* NA/K */
 #define EV                     (1.6021765314e-19*METER*NEWTON) /* NA */
 
@@ -327,6 +231,8 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define M_SI                   28.08553                        /* amu */
 
 #define LJ_SIGMA_SI            ((0.25*sqrt(3.0)*LC_SI)/1.122462)       /* A */
+//#define LJ_SIGMA_SI          (LC_SI/1.122462)                        /* A */
+//#define LJ_SIGMA_SI          (0.5*sqrt(2.0)*LC_SI/1.122462)                  /* A */
 #define LJ_EPSILON_SI          (2.1678*EV)                             /* NA */
 
 #define TM_R_SI                        (2.7e-10*METER)                 /* A */
@@ -359,8 +265,9 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
  * lattice constants
  */
 
-#define FCC                    0x01
-#define DIAMOND                        0x02
+#define CUBIC                  0x01
+#define FCC                    0x02
+#define DIAMOND                        0x04
 
 
 /*
@@ -385,17 +292,20 @@ int set_pt_scale(t_moldyn *moldyn,u8 ptype,double ptc,u8 ttype,double ttc);
 int set_dim(t_moldyn *moldyn,double x,double y,double z,u8 visualize);
 int set_nn_dist(t_moldyn *moldyn,double dist);
 int set_pbc(t_moldyn *moldyn,u8 x,u8 y,u8 z);
-int set_potential1b(t_moldyn *moldyn,pf_func1b func,void *params);
-int set_potential2b(t_moldyn *moldyn,pf_func2b func,void *params);
-int set_potential2b_post(t_moldyn *moldyn,pf_func2b_post func,void *params);
-int set_potential3b(t_moldyn *moldyn,pf_func3b func,void *params);
+int set_potential1b(t_moldyn *moldyn,pf_func1b func);
+int set_potential2b(t_moldyn *moldyn,pf_func2b func);
+int set_potential2b_post(t_moldyn *moldyn,pf_func2b_post func);
+int set_potential3b(t_moldyn *moldyn,pf_func3b func);
+int set_potential_params(t_moldyn *moldyn,void *params);
 
 int moldyn_set_log_dir(t_moldyn *moldyn,char *dir);
+int moldyn_set_report(t_moldyn *moldyn,char *author,char *title);
 int moldyn_set_log(t_moldyn *moldyn,u8 type,int timer);
 int moldyn_log_shutdown(t_moldyn *moldyn);
 
 int create_lattice(t_moldyn *moldyn,u8 type,double lc,int element,double mass,
                    u8 attr,u8 brand,int a,int b,int c);
+int cubic_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin);
 int fcc_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin);
 int diamond_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin);
 int add_atom(t_moldyn *moldyn,int element,double mass,u8 brand,u8 attr,
@@ -407,8 +317,11 @@ double temperature_calc(t_moldyn *moldyn);
 double get_temperature(t_moldyn *moldyn);
 int scale_velocity(t_moldyn *moldyn,u8 equi_init);
 double pressure_calc(t_moldyn *moldyn);
+double thermodynamic_pressure_calc(t_moldyn *moldyn);
 double get_pressure(t_moldyn *moldyn);
 int scale_volume(t_moldyn *moldyn);
+int scale_dim(t_moldyn *moldyn,double scale,u8 x,u8 y,u8 z);
+int scale_atoms(t_moldyn *moldyn,double scale,u8 x,u8 y,u8 z);
 
 double get_e_kin(t_moldyn *moldyn);
 double update_e_kin(t_moldyn *moldyn);
@@ -417,7 +330,7 @@ t_3dvec get_total_p(t_moldyn *moldyn);
 
 double estimate_time_step(t_moldyn *moldyn,double nn_dist);
 
-int link_cell_init(t_moldyn *moldyn);
+int link_cell_init(t_moldyn *moldyn,u8 vol);
 int link_cell_update(t_moldyn *moldyn);
 int link_cell_neighbour_index(t_moldyn *moldyn,int i,int j,int k,t_list *cell);
 int link_cell_shutdown(t_moldyn *moldyn);
@@ -431,17 +344,12 @@ int moldyn_integrate(t_moldyn *moldyn);
 int velocity_verlet(t_moldyn *moldyn);
 
 int potential_force_calc(t_moldyn *moldyn);
-inline int virial_calc(t_atom *a,t_3dvec *f,t_3dvec *d)
-       __attribute__((always_inline));
-inline int check_per_bound(t_moldyn *moldyn,t_3dvec *a)
-       __attribute__((always_inline));
-int harmonic_oscillator(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int lennard_jones(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int tersoff_mult_complete_params(t_tersoff_mult_params *p);
-int tersoff_mult_1bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai);
-int tersoff_mult_2bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int tersoff_mult_post_2bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int tersoff_mult_3bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bc);
+int virial_calc(t_atom *a,t_3dvec *f,t_3dvec *d);
+//inline int virial_calc(t_atom *a,t_3dvec *f,t_3dvec *d)
+//     __attribute__((always_inline));
+int check_per_bound(t_moldyn *moldyn,t_3dvec *a);
+//inline int check_per_bound(t_moldyn *moldyn,t_3dvec *a)
+//     __attribute__((always_inline));
 
 int moldyn_bc_check(t_moldyn *moldyn);