func2b is now again real func2b ... still -> nan! :/
[physik/posic.git] / moldyn.h
index 58302fb..b2f7522 100644 (file)
--- a/moldyn.h
+++ b/moldyn.h
@@ -36,9 +36,9 @@ typedef struct s_atom {
 #define ATOM_ATTR_FP   0x01    /* fixed position (bulk material) */
 #define ATOM_ATTR_HB   0x02    /* coupled to heat bath (velocity scaling) */
 
-#define ATOM_ATTR_1BP  0x10    /* single paricle potential */
-#define ATOM_ATTR_2BP  0x20    /* pair potential */
-#define ATOM_ATTR_3BP  0x40    /* 3 body potential */ 
+#define ATOM_ATTR_1BP          0x10    /* single paricle potential */
+#define ATOM_ATTR_2BP          0x20    /* pair potential */
+#define ATOM_ATTR_3BP          0x40    /* 3 body potential */ 
 
 /* cell lists */
 typedef struct s_linkcell {
@@ -73,6 +73,7 @@ typedef struct s_moldyn {
        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);
@@ -81,10 +82,20 @@ typedef struct s_moldyn {
 
        double cutoff;          /* cutoff radius */
        double cutoff_square;   /* square of the cutoff radius */
+       double nnd;             /* nearest neighbour distance (optional) */
 
-       t_linkcell lc;          /* linked cell method */
+       t_linkcell lc;          /* linked cell list interface */
 
-       double t;               /* temperature */
+       double t_ref;           /* reference temperature */
+       double t;               /* actual temperature */
+
+       double p_ref;           /* reference pressure */
+       double p;               /* actual pressure */
+
+       /* pressure and temperature control (velocity/volume scaling) */
+       unsigned char pt_scale; /* type of p and t scaling */
+       double t_tc;            /* t berendsen control time constant */
+       double p_tc;            /* p berendsen control time constant */
 
        /* simulation schedule */
        t_moldyn_schedule schedule;
@@ -109,7 +120,7 @@ typedef struct s_moldyn {
        int mfd;                /* fd for momentum log */
        unsigned int vwrite;    /* how often to visualize atom information */
        char vfb[64];           /* visualization file name base */
-       void *visual;           /* pointer (hack!) */
+       //void *visual;         /* pointer (hack!) */
        unsigned int swrite;    /* how often to create a save file */
        char sfb[64];           /* visualization file name base */
 
@@ -118,19 +129,18 @@ typedef struct s_moldyn {
        t_random random;        /* random interface */
 } t_moldyn;
 
-#define MOLDYN_LVSTAT_TOTAL_E          0x01
-#define MOLDYN_LVSTAT_TOTAL_M          0x02
-#define MOLDYN_LVSTAT_SAVE             0x04
-#define MOLDYN_LVSTAT_VISUAL           0x08
-#define MOLDYN_LVSTAT_INITIALIZED      0x10
-
 #define MOLDYN_STAT_PBX                        0x08    /* periodic boudaries in x */
 #define MOLDYN_STAT_PBY                        0x10    /* y */
 #define MOLDYN_STAT_PBZ                        0x20    /* and z direction */
 
-#define MOLDYN_1BP                     0x00
-#define MOLDYN_2BP                     0x01
-#define MOLDYN_3BP                     0x02
+#define MOLDYN_1BP                     0x00    /* care about single */
+#define MOLDYN_2BP                     0x01    /* 2 body */
+#define MOLDYN_3BP                     0x02    /* and 3 body particle pots */
+
+#define T_SCALE_BERENDSEN              0x01    /* berendsen t control */
+#define T_SCALE_DIRECT                 0x02    /* direct t control */
+#define P_SCALE_BERENDSEN              0x04    /* berendsen p control */
+#define P_SCALE_DIRECT                 0x08    /* direct p control */
 
 
 /*
@@ -173,9 +183,6 @@ typedef struct s_tersoff_exchange {
 
        double chi;
 
-       double *B;
-       double *mu;
-
        double *beta;
        double *n;
        double *c;
@@ -186,8 +193,14 @@ typedef struct s_tersoff_exchange {
        double d2;
        double c2d2;
        double betan;
+       double n_betan;
 
        u8 run3bp;
+       u8 run2bp_post;
+
+       t_3dvec db_ij;
+       double sum1_3bp;
+       double sum2_3bp;
 } t_tersoff_exchange;
 
 /* tersoff multi (2!) potential parameters */
@@ -231,6 +244,8 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define MOLDYN_CUTOFF                  1.0e-9
 #define MOLDYN_RUNS                    1000000
 
+#define MOLDYN_CRITICAL_EST_TEMP       5.0
+
 #define MOLDYN_INTEGRATE_VERLET                0x00
 #define MOLDYN_INTEGRATE_DEFAULT       MOLDYN_INTEGRATE_VERLET
 
@@ -254,6 +269,7 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 
 #define K_BOLTZMANN            1.3807e-27                      /* Nm/K */
 #define AMU                    1.660540e-27                    /* kg */
+#define EV                     1.60217733e-19                  /* Nm */
 
 #define FCC                    0x01
 #define DIAMOND                        0x02
@@ -267,6 +283,32 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define LJ_SIGMA_SI            ((0.25*sqrt(3.0)*LC_SI)/1.122462)       /* m */
 #define LJ_EPSILON_SI          (2.1678*1.60e-19)                       /* Nm */
 
+#define TM_R_SI                        2.7e-10                         /* m */
+#define TM_S_SI                        3.0e-10                         /* m */
+#define TM_A_SI                        (1830.8*EV)                     /* Nm */
+#define TM_B_SI                        (471.18*EV)                     /* Nm */
+#define TM_LAMBDA_SI           2.4799e10                       /* 1/m */
+#define TM_MU_SI               1.7322e10                       /* 1/m */
+#define TM_BETA_SI             1.1000e-6
+#define TM_N_SI                        0.78734
+#define TM_C_SI                        1.0039e5
+#define TM_D_SI                        16.217
+#define TM_H_SI                        (-0.59825)
+
+#define TM_R_C                 1.8e-10                         /* m */
+#define TM_S_C                 2.1e-10                         /* m */
+#define TM_A_C                 (1393.6*EV)                     /* Nm */
+#define TM_B_C                 (346.7*EV)                      /* Nm */
+#define TM_LAMBDA_C            3.4879e10                       /* 1/m */
+#define TM_MU_C                        2.2119e10                       /* 1/m */
+#define TM_BETA_C              1.5724e-7
+#define TM_N_C                 0.72751
+#define TM_C_C                 3.8049e4
+#define TM_D_C                 4.384
+#define TM_H_C                 (-0.57058)
+
+#define TM_CHI_SIC             0.9776
+
 
 /*
  *
@@ -276,6 +318,7 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 
 typedef int (*pf_func1b)(t_moldyn *,t_atom *ai);
 typedef int (*pf_func2b)(t_moldyn *,t_atom *,t_atom *,u8 bc);
+typedef int (*pf_func2b_post)(t_moldyn *,t_atom *,t_atom *,u8 bc);
 typedef int (*pf_func3b)(t_moldyn *,t_atom *,t_atom *,t_atom *,u8 bc);
 
 int moldyn_init(t_moldyn *moldyn,int argc,char **argv);
@@ -283,11 +326,14 @@ int moldyn_shutdown(t_moldyn *moldyn);
 
 int set_int_alg(t_moldyn *moldyn,u8 algo);
 int set_cutoff(t_moldyn *moldyn,double cutoff);
-int set_temperature(t_moldyn *moldyn,double t);
+int set_temperature(t_moldyn *moldyn,double t_ref);
+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 moldyn_set_log(t_moldyn *moldyn,u8 type,char *fb,int timer);
@@ -299,15 +345,15 @@ int add_atom(t_moldyn *moldyn,int element,double mass,u8 bnum,u8 attr,
              t_3dvec *r,t_3dvec *v);
 int destroy_atoms(t_moldyn *moldyn);
 
-int thermal_init(t_moldyn *moldyn);
-int scale_velocity(t_moldyn *moldyn);
+int thermal_init(t_moldyn *moldyn,u8 equi_init);
+int scale_velocity(t_moldyn *moldyn,u8 equi_init);
 
 double get_e_kin(t_moldyn *moldyn);
 double get_e_pot(t_moldyn *moldyn);
 double get_total_energy(t_moldyn *moldyn);
 t_3dvec get_total_p(t_moldyn *moldyn);
 
-double estimate_time_step(t_moldyn *moldyn,double nn_dist,double t);
+double estimate_time_step(t_moldyn *moldyn,double nn_dist);
 
 int link_cell_init(t_moldyn *moldyn);
 int link_cell_update(t_moldyn *moldyn);
@@ -324,8 +370,10 @@ int potential_force_calc(t_moldyn *moldyn);
 int check_per_bound(t_moldyn *moldyn,t_3dvec *a);
 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);
 
 #endif