Coryab/implement penningtrap #3
@ -75,6 +75,10 @@ public:
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/** @brief Go forward one timestep using the forward Euler method
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/** @brief Go forward one timestep using the forward Euler method
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* */
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* */
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void evolve_forward_euler(double dt);
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void evolve_forward_euler(double dt);
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arma::vec get_particle(int i);
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double get_d();
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};
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};
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#endif
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#endif
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@ -9,21 +9,19 @@
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*
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*
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* @bug No known bugs
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* @bug No known bugs
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*
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*
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* @todo Implement add_particle
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* @todo Implement external_E_field
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* @todo Implement external_B_field
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* @todo Implement force_on_particle
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* @todo Implement total_force_external
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* @todo Implement total_force_particles
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* @todo Implement total_force
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* @todo Implement evolve_RK4
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* @todo Implement evolve_RK4
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* @todo Implement evolve_forward_euler
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* @todo Implement evolve_forward_euler
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* */
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* */
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#include "utils.hpp"
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#include "PenningTrap.hpp"
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#include "PenningTrap.hpp"
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#include "constants.hpp"
|
#include "constants.hpp"
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#include <algorithm>
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#include <algorithm>
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#include <stdexcept>
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#include <stdexcept>
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#include <omp.h>
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#pragma omp declare reduction( + : arma::vec : omp_out += omp_in ) \
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initializer( omp_priv = omp_orig )
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PenningTrap::PenningTrap(double B_0, double V_0, double d)
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PenningTrap::PenningTrap(double B_0, double V_0, double d)
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{
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{
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@ -40,13 +38,12 @@ void PenningTrap::add_particle(Particle particle)
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arma::vec PenningTrap::external_E_field(arma::vec r)
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arma::vec PenningTrap::external_E_field(arma::vec r)
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{
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{
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arma::vec::fixed<3> res;
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arma::vec::fixed<3> res;
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double x = r(0), y = r(1), z = r(2);
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double f = this->V_0/(this->d*this->d);
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double f = this->V_0/2*this->d*this->d;
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res(0) = r(0);
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res(0) = f*2*x;
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res(1) = r(1);
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res(1) = f*2*y;
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res(2) = -2.*r(2);
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res(2) = -f*4*z;
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return res;
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return f*res;
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}
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}
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arma::vec PenningTrap::external_B_field(arma::vec r)
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arma::vec PenningTrap::external_B_field(arma::vec r)
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@ -82,9 +79,9 @@ arma::vec PenningTrap::total_force_external(int i)
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arma::vec::fixed<3> B = this->external_B_field(p.r_vec);
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arma::vec::fixed<3> B = this->external_B_field(p.r_vec);
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v_cross_B(0) = p.v_vec(2)*B(3) - p.v_vec(3)*B(2);
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v_cross_B(0) = p.v_vec(1)*B(2) - p.v_vec(2)*B(1);
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v_cross_B(1) = p.v_vec(1)*B(3) - p.v_vec(3)*B(1);
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v_cross_B(1) = p.v_vec(2)*B(0) - p.v_vec(0)*B(2);
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||||||
v_cross_B(2) = p.v_vec(1)*B(2) - p.v_vec(2)*B(1);
|
v_cross_B(2) = p.v_vec(0)*B(1) - p.v_vec(1)*B(0);
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arma::vec force = p.q
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arma::vec force = p.q
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*(this->external_E_field(p.r_vec) + v_cross_B);
|
*(this->external_E_field(p.r_vec) + v_cross_B);
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@ -96,7 +93,7 @@ arma::vec PenningTrap::total_force_particles(int i)
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{
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{
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Particle p = this->particles.at(i);
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Particle p = this->particles.at(i);
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arma::vec::fixed<3> res;
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arma::vec res(3);
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for (int j=0; j < this->particles.size(); j++) {
|
for (int j=0; j < this->particles.size(); j++) {
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if (i == j) {
|
if (i == j) {
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@ -106,7 +103,7 @@ arma::vec PenningTrap::total_force_particles(int i)
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res += this->force_on_particle(i, j);
|
res += this->force_on_particle(i, j);
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}
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}
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res *= K_E*p.q/p.m;
|
res *= K_E*(p.q/p.m);
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return res;
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return res;
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}
|
}
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@ -123,5 +120,26 @@ void PenningTrap::evolve_RK4(double dt)
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void PenningTrap::evolve_forward_euler(double dt)
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void PenningTrap::evolve_forward_euler(double dt)
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{
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{
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std::vector<Particle> new_state = this->particles;
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Particle *p;
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#pragma omp parallel for private(p)
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for (int i=0; i < this->particles.size(); i++) {
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p = &new_state.at(i);
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p->v_vec += dt*this->total_force(i)/new_state.at(i).m;
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p->r_vec += dt*this->particles.at(i).v_vec;
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}
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this->particles = new_state;
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}
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arma::vec PenningTrap::get_particle(int i)
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{
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return this->particles.at(i).r_vec;
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}
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double PenningTrap::get_d()
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{
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return this->d;
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}
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}
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