| 1 | /**
|
|---|
| 2 | * @file bspline.cpp
|
|---|
| 3 | * @author Julian Iseringhausen <isering@ins.uni-bonn.de>
|
|---|
| 4 | * @date Mon Nov 21 13:27:22 2011
|
|---|
| 5 | *
|
|---|
| 6 | * @brief B-Splines for molecular dynamics.
|
|---|
| 7 | *
|
|---|
| 8 | */
|
|---|
| 9 |
|
|---|
| 10 | #ifdef HAVE_CONFIG_H
|
|---|
| 11 | #include <config.h>
|
|---|
| 12 | #endif
|
|---|
| 13 |
|
|---|
| 14 | #ifndef BSPLINE_DEGREE
|
|---|
| 15 | #error BSPLINE_DEGREE not defined.
|
|---|
| 16 | #endif
|
|---|
| 17 |
|
|---|
| 18 | #if BSPLINE_DEGREE < 3 || BSPLINE_DEGREE > 6
|
|---|
| 19 | #error Please choose a B-Spline degree between 3 and 6
|
|---|
| 20 | #endif
|
|---|
| 21 |
|
|---|
| 22 | #include "base/helper.hpp"
|
|---|
| 23 | #include "base/math.hpp"
|
|---|
| 24 | #include "units/particle/bspline.hpp"
|
|---|
| 25 |
|
|---|
| 26 | #define POW(x,y) Helper::pow(x,y)
|
|---|
| 27 |
|
|---|
| 28 | using namespace VMG;
|
|---|
| 29 |
|
|---|
| 30 | Particle::BSpline::BSpline(const vmg_float& width) :
|
|---|
| 31 | spline_nom((BSPLINE_DEGREE+1)/2),
|
|---|
| 32 | spline_denom((BSPLINE_DEGREE+1)/2),
|
|---|
| 33 | potential_nom((BSPLINE_DEGREE+1)/2+1),
|
|---|
| 34 | potential_denom((BSPLINE_DEGREE+1)/2+1),
|
|---|
| 35 | field_nom((BSPLINE_DEGREE+1)/2),
|
|---|
| 36 | field_denom((BSPLINE_DEGREE+1)/2),
|
|---|
| 37 | intervals((BSPLINE_DEGREE+1)/2),
|
|---|
| 38 | R(width)
|
|---|
| 39 | {
|
|---|
| 40 | for (unsigned int i=0; i<intervals.size(); ++i)
|
|---|
| 41 | intervals[i] = R * ( -1.0 + 2.0 / static_cast<vmg_float>(BSPLINE_DEGREE) * (i + BSPLINE_DEGREE/2 + 1));
|
|---|
| 42 |
|
|---|
| 43 | #if BSPLINE_DEGREE == 3
|
|---|
| 44 |
|
|---|
| 45 | spline_nom[0] = Polynomial(2, 81.0*POW(R,2), 0.0, -243.0);
|
|---|
| 46 | spline_nom[1] = Polynomial(2, 243.0*POW(R,2), -486.0*R, 243.0);
|
|---|
| 47 |
|
|---|
| 48 | spline_denom[0] = Polynomial(0, 16.0 * Math::pi * POW(R,5));
|
|---|
| 49 | spline_denom[1] = Polynomial(0, 32.0 * Math::pi * POW(R,5));
|
|---|
| 50 |
|
|---|
| 51 | potential_nom[0] = Polynomial(5,
|
|---|
| 52 | 0.0,
|
|---|
| 53 | -195.0*POW(R,4),
|
|---|
| 54 | 0.0,
|
|---|
| 55 | 270.0*POW(R,2),
|
|---|
| 56 | 0.0,
|
|---|
| 57 | -243.0);
|
|---|
| 58 |
|
|---|
| 59 | potential_nom[1] = Polynomial(5,
|
|---|
| 60 | 2.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 61 | -405.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 62 | 0.0,
|
|---|
| 63 | 810.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 64 | -810.0 * R,
|
|---|
| 65 | 243.0);
|
|---|
| 66 |
|
|---|
| 67 | potential_nom[2] = Polynomial(0, -1.0);
|
|---|
| 68 |
|
|---|
| 69 | potential_denom[0] = Polynomial(0, 80.0*POW(R,5));
|
|---|
| 70 | potential_denom[1] = Polynomial(0, 160.0*POW(R,5));
|
|---|
| 71 | potential_denom[2] = Polynomial(0, 1.0);
|
|---|
| 72 |
|
|---|
| 73 | field_nom[0] = Polynomial(5,
|
|---|
| 74 | 20.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 75 | 0.0,
|
|---|
| 76 | 0.0,
|
|---|
| 77 | -135.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 78 | 0.0,
|
|---|
| 79 | 243.0);
|
|---|
| 80 |
|
|---|
| 81 | field_nom[1] = Polynomial(5,
|
|---|
| 82 | 81.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 83 | 0.0,
|
|---|
| 84 | 0.0,
|
|---|
| 85 | -810.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 86 | 1215.0 * R,
|
|---|
| 87 | -486.0);
|
|---|
| 88 |
|
|---|
| 89 | field_denom[0] = Polynomial(3,
|
|---|
| 90 | 0.0,
|
|---|
| 91 | 0.0,
|
|---|
| 92 | 0.0,
|
|---|
| 93 | 20.0 * POW(R,5));
|
|---|
| 94 |
|
|---|
| 95 | field_denom[1] = Polynomial(3,
|
|---|
| 96 | 0.0,
|
|---|
| 97 | 0.0,
|
|---|
| 98 | 0.0,
|
|---|
| 99 | 80.0 * POW(R,5));
|
|---|
| 100 |
|
|---|
| 101 | antid = 39.0 / (16.0 * R);
|
|---|
| 102 |
|
|---|
| 103 | #elif BSPLINE_DEGREE == 6
|
|---|
| 104 |
|
|---|
| 105 | spline_nom[0] = Polynomial(5,
|
|---|
| 106 | 297.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 107 | 0.0,
|
|---|
| 108 | -2430.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 109 | 0.0,
|
|---|
| 110 | 10935.0 * R,
|
|---|
| 111 | -10935.0);
|
|---|
| 112 |
|
|---|
| 113 | spline_nom[1] = Polynomial(5,
|
|---|
| 114 | 459.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 115 | 2025.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 116 | -17010.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 117 | 36450.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 118 | -32805.0 * R,
|
|---|
| 119 | 10935.0);
|
|---|
| 120 |
|
|---|
| 121 | spline_nom[2] = Polynomial(5,
|
|---|
| 122 | 2187.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 123 | -10935.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 124 | 21870.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 125 | -21870.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 126 | 10935.0 * R,
|
|---|
| 127 | -2187.0);
|
|---|
| 128 |
|
|---|
| 129 | spline_denom[0] = Polynomial(0, 20.0 * Math::pi * POW(R,8));
|
|---|
| 130 | spline_denom[1] = Polynomial(0, 40.0 * Math::pi * POW(R,8));
|
|---|
| 131 | spline_denom[2] = Polynomial(0, 40.0 * Math::pi * POW(R,8));
|
|---|
| 132 |
|
|---|
| 133 | potential_nom[0] = Polynomial(8,
|
|---|
| 134 | 0.0,
|
|---|
| 135 | -956.0 * POW(R,7),
|
|---|
| 136 | 0.0,
|
|---|
| 137 | 2772.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 138 | 0.0,
|
|---|
| 139 | -6804.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 140 | 0.0,
|
|---|
| 141 | 14580.0 * R,
|
|---|
| 142 | -10935.0);
|
|---|
| 143 |
|
|---|
| 144 | potential_nom[1] = Polynomial(8,
|
|---|
| 145 | -5.0 * POW(R,8),
|
|---|
| 146 | -5676.0 * POW(R,7),
|
|---|
| 147 | 0.0,
|
|---|
| 148 | 12852.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 149 | 28350.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 150 | -142884.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 151 | 204120.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 152 | -131220.0 * R,
|
|---|
| 153 | 32805.0);
|
|---|
| 154 |
|
|---|
| 155 | potential_nom[2] = Polynomial(8,
|
|---|
| 156 | 169.0 * POW(R,8),
|
|---|
| 157 | -2916.0 * POW(R,7),
|
|---|
| 158 | 0.0,
|
|---|
| 159 | 20412.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 160 | -51030.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 161 | 61236.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 162 | -40824.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 163 | 14580.0 * R,
|
|---|
| 164 | -2187.0);
|
|---|
| 165 |
|
|---|
| 166 | potential_nom[3] = Polynomial(0, -1.0);
|
|---|
| 167 |
|
|---|
| 168 | potential_denom[0] = Polynomial(0, 280.0 * POW(R,8));
|
|---|
| 169 | potential_denom[1] = Polynomial(0, 1680.0 * POW(R,8));
|
|---|
| 170 | potential_denom[2] = Polynomial(0, 560.0 * POW(R,8));
|
|---|
| 171 | potential_denom[3] = Polynomial(0, 0.0);
|
|---|
| 172 |
|
|---|
| 173 | field_nom[0] = Polynomial(8,
|
|---|
| 174 | 280.0 * POW(R,8),
|
|---|
| 175 | 0.0,
|
|---|
| 176 | 0.0,
|
|---|
| 177 | -5544.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 178 | 0.0,
|
|---|
| 179 | 27216.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 180 | 0.0,
|
|---|
| 181 | -87480.0 * R,
|
|---|
| 182 | 76545.0);
|
|---|
| 183 |
|
|---|
| 184 | field_nom[1] = Polynomial(8,
|
|---|
| 185 | 1675.0 * POW(R,8),
|
|---|
| 186 | 0.0,
|
|---|
| 187 | 0.0,
|
|---|
| 188 | -25704.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 189 | -85050.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 190 | 571536.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 191 | -1020600.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 192 | 787320.0 * R,
|
|---|
| 193 | -229635.0);
|
|---|
| 194 |
|
|---|
| 195 | field_nom[2] = Polynomial(8,
|
|---|
| 196 | 729.0 * POW(R,8),
|
|---|
| 197 | 0.0,
|
|---|
| 198 | 0.0,
|
|---|
| 199 | -40824.0 * POW(R,5),
|
|---|
| 200 | 153090.0 * POW(R,4),
|
|---|
| 201 | -244944.0 * POW(R,3),
|
|---|
| 202 | 204120.0 * POW(R,2),
|
|---|
| 203 | -87480.0 * R,
|
|---|
| 204 | 15309.0);
|
|---|
| 205 |
|
|---|
| 206 | field_denom[0] = Polynomial(3,
|
|---|
| 207 | 0.0,
|
|---|
| 208 | 0.0,
|
|---|
| 209 | 0.0,
|
|---|
| 210 | 280.0 * POW(R,8));
|
|---|
| 211 | field_denom[1] = Polynomial(3,
|
|---|
| 212 | 0.0,
|
|---|
| 213 | 0.0,
|
|---|
| 214 | 0.0,
|
|---|
| 215 | 1680.0 * POW(R,8));
|
|---|
| 216 |
|
|---|
| 217 | field_denom[2] = Polynomial(3,
|
|---|
| 218 | 0.0,
|
|---|
| 219 | 0.0,
|
|---|
| 220 | 0.0,
|
|---|
| 221 | 560.0 * POW(R,8));
|
|---|
| 222 |
|
|---|
| 223 | antid = 239.0 / (70.0 * R);
|
|---|
| 224 |
|
|---|
| 225 | #else
|
|---|
| 226 | #error B-Spline degree not supported. Choose 3 or 6.
|
|---|
| 227 | #endif /* BSPLINE_DEGREE */
|
|---|
| 228 | }
|
|---|