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Ghost particle property pool breakage #13654
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drwells
merged 3 commits into
dealii:master
from
gassmoeller:ghost_particle_property_pool_breakage
Apr 29, 2022
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Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
@@ -0,0 +1,256 @@ | ||||||||||||||||||||||||||||||
/* --------------------------------------------------------------------- | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | ||||||||||||||||||||||||||||||
* Copyright (C) 2020 - 2021 by the deal.II authors | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | ||||||||||||||||||||||||||||||
* This file is part of the deal.II library. | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | ||||||||||||||||||||||||||||||
* The deal.II library is free software; you can use it, redistribute | ||||||||||||||||||||||||||||||
* it, and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General | ||||||||||||||||||||||||||||||
* Public License as published by the Free Software Foundation; either | ||||||||||||||||||||||||||||||
* version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. | ||||||||||||||||||||||||||||||
* The full text of the license can be found in the file LICENSE.md at | ||||||||||||||||||||||||||||||
* the top level directory of deal.II. | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | ||||||||||||||||||||||||||||||
* --------------------------------------------------------------------- | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
* This test case is an extremely simplified version of step-68. | ||||||||||||||||||||||||||||||
* A ball made of 48 particles is generated. This ball is moved down slightly. | ||||||||||||||||||||||||||||||
* The particles remain in the simulation domain and they should not disappear. | ||||||||||||||||||||||||||||||
* At the moment of the creation of this test, a bug in the particle_handler | ||||||||||||||||||||||||||||||
would | ||||||||||||||||||||||||||||||
* make one particle disappear and the number would decrease from 48 to 47 at | ||||||||||||||||||||||||||||||
the | ||||||||||||||||||||||||||||||
* second time step. | ||||||||||||||||||||||||||||||
*/ | ||||||||||||||||||||||||||||||
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Suggested change
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||||||||||||||||||||||||||||||
// Include files | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/base/bounding_box.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/base/conditional_ostream.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/base/discrete_time.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/base/mpi.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/base/parameter_acceptor.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/base/timer.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/distributed/tria.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
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#include <deal.II/dofs/dof_handler.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/dofs/dof_tools.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/fe/fe_q.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/fe/mapping_q.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
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#include <deal.II/grid/grid_generator.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/grid/grid_out.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/grid/grid_tools.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/lac/la_parallel_vector.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/lac/vector.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/numerics/data_out.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/numerics/vector_tools.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/particles/data_out.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/particles/generators.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
#include <deal.II/particles/particle_handler.h> | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
#include "../tests.h" | ||||||||||||||||||||||||||||||
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using namespace dealii; | ||||||||||||||||||||||||||||||
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template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
class VelocityField : public Function<dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
public: | ||||||||||||||||||||||||||||||
VelocityField() | ||||||||||||||||||||||||||||||
: Function<dim>(dim) | ||||||||||||||||||||||||||||||
{} | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
virtual void | ||||||||||||||||||||||||||||||
vector_value(const Point<dim> &point, Vector<double> &values) const override; | ||||||||||||||||||||||||||||||
}; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
VelocityField<dim>::vector_value(const Point<dim> & /*point*/, | ||||||||||||||||||||||||||||||
Vector<double> &values) const | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
values[0] = 0; | ||||||||||||||||||||||||||||||
values[1] = -1; | ||||||||||||||||||||||||||||||
if (dim > 2) | ||||||||||||||||||||||||||||||
values[2] = 0; | ||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
class ParticleTracking | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
public: | ||||||||||||||||||||||||||||||
ParticleTracking(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
run(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
private: | ||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
generate_particles(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
euler_step_analytical(const double dt); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
MPI_Comm mpi_communicator; | ||||||||||||||||||||||||||||||
parallel::distributed::Triangulation<dim> background_triangulation; | ||||||||||||||||||||||||||||||
Particles::ParticleHandler<dim> particle_handler; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
MappingQ1<dim> mapping; | ||||||||||||||||||||||||||||||
VelocityField<dim> velocity; | ||||||||||||||||||||||||||||||
}; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
ParticleTracking<dim>::ParticleTracking() | ||||||||||||||||||||||||||||||
: mpi_communicator(MPI_COMM_WORLD) | ||||||||||||||||||||||||||||||
, background_triangulation(mpi_communicator) | ||||||||||||||||||||||||||||||
{} | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// This function generates the tracer particles and the background | ||||||||||||||||||||||||||||||
// triangulation on which these particles evolve. | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
ParticleTracking<dim>::generate_particles() | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
// We create an hyper ball triangulation which we globally refine. The bug | ||||||||||||||||||||||||||||||
// that this test tries to reproduce only occured in curevd geometry. | ||||||||||||||||||||||||||||||
Point<dim> center_of_triangulation; | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_triangulation[0] = 0.; | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_triangulation[1] = 0.; | ||||||||||||||||||||||||||||||
if (dim == 3) | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_triangulation[2] = 0.; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
GridGenerator::hyper_ball(background_triangulation, | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_triangulation, | ||||||||||||||||||||||||||||||
1); | ||||||||||||||||||||||||||||||
background_triangulation.refine_global(3); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// This initializes the background triangulation where the particles are | ||||||||||||||||||||||||||||||
// living and the number of properties of the particles. | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_handler.initialize(background_triangulation, mapping, 1 + dim); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// We create a particle triangulation which is solely used to generate | ||||||||||||||||||||||||||||||
// the points which will be used to insert the particles. This | ||||||||||||||||||||||||||||||
// triangulation is a hyper shell which is in the center | ||||||||||||||||||||||||||||||
// of the domain to generate ghost particles. We generate enough particle to | ||||||||||||||||||||||||||||||
// reproduce the bug. | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Point<dim> center_of_particles; | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_particles[0] = 0.0; | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_particles[1] = 0.0; | ||||||||||||||||||||||||||||||
if (dim == 3) | ||||||||||||||||||||||||||||||
center_of_particles[2] = 0.0; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
const double outer_radius = 0.5; | ||||||||||||||||||||||||||||||
const double inner_radius = 0.01; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
parallel::distributed::Triangulation<dim> particle_triangulation( | ||||||||||||||||||||||||||||||
mpi_communicator); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
GridGenerator::hyper_shell( | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_triangulation, center_of_particles, inner_radius, outer_radius, 6); | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_triangulation.refine_global(1); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// We generate the necessary bounding boxes for the particles generator. | ||||||||||||||||||||||||||||||
// These bounding boxes are required to quickly identify in which | ||||||||||||||||||||||||||||||
// process's subdomain the inserted particle lies, and which cell owns it. | ||||||||||||||||||||||||||||||
const auto my_bounding_box = GridTools::compute_mesh_predicate_bounding_box( | ||||||||||||||||||||||||||||||
background_triangulation, IteratorFilters::LocallyOwnedCell()); | ||||||||||||||||||||||||||||||
const auto global_bounding_boxes = | ||||||||||||||||||||||||||||||
Utilities::MPI::all_gather(mpi_communicator, my_bounding_box); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// We generate an empty vector of properties. We will attribute the | ||||||||||||||||||||||||||||||
// properties to the particles once they are generated. | ||||||||||||||||||||||||||||||
std::vector<std::vector<double>> properties( | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_triangulation.n_locally_owned_active_cells(), | ||||||||||||||||||||||||||||||
std::vector<double>(dim + 1, 0.)); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// We generate the particles at the position of a single | ||||||||||||||||||||||||||||||
// point quadrature. Consequently, one particle will be generated | ||||||||||||||||||||||||||||||
// at the centroid of each cell. | ||||||||||||||||||||||||||||||
Particles::Generators::quadrature_points(particle_triangulation, | ||||||||||||||||||||||||||||||
QMidpoint<dim>(), | ||||||||||||||||||||||||||||||
global_bounding_boxes, | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_handler, | ||||||||||||||||||||||||||||||
mapping, | ||||||||||||||||||||||||||||||
properties); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
deallog << "Number of particles inserted: " | ||||||||||||||||||||||||||||||
<< particle_handler.n_global_particles() << std::endl; | ||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
// We integrate the particle trajectories using a first order explicit Euler | ||||||||||||||||||||||||||||||
// scheme. | ||||||||||||||||||||||||||||||
template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
ParticleTracking<dim>::euler_step_analytical(const double dt) | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
const unsigned int this_mpi_rank = | ||||||||||||||||||||||||||||||
Utilities::MPI::this_mpi_process(mpi_communicator); | ||||||||||||||||||||||||||||||
Vector<double> particle_velocity(dim); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// Looping over all particles in the domain using a | ||||||||||||||||||||||||||||||
// particle iterator | ||||||||||||||||||||||||||||||
for (auto &particle : particle_handler) | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
// We calculate the velocity of the particles using their current | ||||||||||||||||||||||||||||||
// location. | ||||||||||||||||||||||||||||||
Point<dim> particle_location = particle.get_location(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
velocity.vector_value(particle_location, particle_velocity); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// This updates the position of the particles and sets the old position | ||||||||||||||||||||||||||||||
// equal to the new position of the particle. | ||||||||||||||||||||||||||||||
for (int d = 0; d < dim; ++d) | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_location[d] += particle_velocity[d] * dt; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
particle.set_location(particle_location); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// We store the processor id (a scalar) and the particle velocity (a | ||||||||||||||||||||||||||||||
// vector) in the particle properties. | ||||||||||||||||||||||||||||||
ArrayView<double> properties = particle.get_properties(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
for (int d = 0; d < dim; ++d) | ||||||||||||||||||||||||||||||
properties[d] = particle_velocity[d]; | ||||||||||||||||||||||||||||||
properties[dim] = this_mpi_rank; | ||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
template <int dim> | ||||||||||||||||||||||||||||||
void | ||||||||||||||||||||||||||||||
ParticleTracking<dim>::run() | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
DiscreteTime discrete_time(0, 0.015, 0.005); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
generate_particles(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
// The particles are advected by looping over time. | ||||||||||||||||||||||||||||||
while (!discrete_time.is_at_end()) | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
discrete_time.advance_time(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
velocity.set_time(discrete_time.get_previous_time()); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
euler_step_analytical(discrete_time.get_previous_step_size()); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
unsigned int n_part_before_sort = particle_handler.n_global_particles(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
particle_handler.sort_particles_into_subdomains_and_cells(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_handler.exchange_ghost_particles(false); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
unsigned int n_part_after_sort = particle_handler.n_global_particles(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||
} | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
int | ||||||||||||||||||||||||||||||
main(int argc, char *argv[]) | ||||||||||||||||||||||||||||||
{ | ||||||||||||||||||||||||||||||
Utilities::MPI::MPI_InitFinalize mpi_initialization(argc, argv, 1); | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
MPILogInitAll all; | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
ParticleTracking<3> particle_advection_problem; | ||||||||||||||||||||||||||||||
particle_advection_problem.run(); | ||||||||||||||||||||||||||||||
} |
5 changes: 5 additions & 0 deletions
5
tests/particles/particle_handler_22.with_p4est=true.mpirun=2.output
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Original file line number | Diff line number | Diff line change |
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@@ -0,0 +1,5 @@ | ||
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||
DEAL:0::Number of particles inserted: 48 | ||
|
||
DEAL:1::Number of particles inserted: 48 | ||
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