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       1              : #include <AMReX_MLPoisson.H>
       2              : 
       3              : #ifdef ALAMO_FFT
       4              : #include <AMReX_FFT.H>
       5              : #endif
       6              : 
       7              : 
       8              : #include "PFC.H"
       9              : #include "BC/Constant.H"
      10              : #include "IO/ParmParse.H"
      11              : #include "IC/Random.H"
      12              : #include "Set/Set.H"
      13              : #include "Operator/Spectral/FFT.H"
      14              : 
      15              : namespace Integrator
      16              : {
      17            0 : PFC::PFC() : Integrator()
      18              : {
      19            0 : }
      20            0 : PFC::~PFC()
      21              : {
      22            0 :     delete ic;
      23            0 :     delete bc;
      24            0 : }
      25              : 
      26            0 : void PFC::Parse(PFC &value, IO::ParmParse &pp)
      27              : {
      28              :     // frequency term
      29            0 :     pp.query_required("q0",value.q0);
      30              :     // chemical potential width
      31            0 :     pp.query_required("eps",    value.eps);
      32              : 
      33              :     // initial condition for :math:`\eta`
      34            0 :     pp.select_default<IC::Random>("eta.ic", value.ic, value.geom);
      35              :     // boundary condition for :math:`\eta`
      36            0 :     pp.select_default<BC::Constant>("eta.bc", value.bc, 1);
      37              : 
      38            0 :     value.RegisterNewFab(value.eta_mf, value.bc, 1, 1, "eta",true);
      39            0 :     value.RegisterNewFab(value.grad_chempot_mf, value.bc, 1, 1, "grad_chempot",true);
      40            0 : }
      41              : 
      42              : 
      43              : #ifdef ALAMO_FFT
      44              : void
      45              : PFC::Advance (int lev, Set::Scalar /*time*/, Set::Scalar dt)
      46              : {
      47              :     //
      48              :     // FFT Boilerplate
      49              :     //
      50              :         
      51              :     Operator::Spectral::FFT fft(geom,refRatio(),lev);
      52              : 
      53              :     //
      54              :     // Compute the gradient of the chemical potential in realspace
      55              :     //
      56              :     for ( amrex::MFIter mfi(*eta_mf[lev],true); mfi.isValid(); ++mfi )
      57              :     {
      58              :         const amrex::Box& bx = mfi.tilebox();
      59              :         amrex::Array4<const amrex::Real> const& eta = eta_mf[lev]->array(mfi);
      60              :         amrex::Array4<amrex::Real> const& grad_chempot    = grad_chempot_mf[lev]->array(mfi);
      61              :         amrex::ParallelFor(bx, [=] AMREX_GPU_DEVICE(int i, int j, int k)
      62              :         {
      63              :             grad_chempot(i, j, k) = eta(i, j, k) * eta(i, j, k) * eta(i, j, k);
      64              :         });
      65              :     }
      66              : 
      67              :     grad_chempot_mf[lev]->FillBoundary();
      68              : 
      69              :     //
      70              :     // FFT of eta
      71              :     // 
      72              :     amrex::FabArray<amrex::BaseFab<Set::Complex>> eta_hat_mf = fft.MakeSpectralFab();
      73              :     fft.Forward(*eta_mf[lev],eta_hat_mf);
      74              : 
      75              :     //
      76              :     // FFT of chemical potential gradient
      77              :     //
      78              :     amrex::FabArray<amrex::BaseFab<amrex::GpuComplex<Set::Scalar> > > chempot_hat_mf = fft.MakeSpectralFab();
      79              :     fft.Forward(*grad_chempot_mf[lev], chempot_hat_mf);
      80              : 
      81              :     //
      82              :     // Perform update in spectral coordinatees
      83              :     //
      84              :     for (amrex::MFIter mfi(eta_hat_mf, amrex::TilingIfNotGPU()); mfi.isValid(); ++mfi)
      85              :     {
      86              :         const amrex::Box &bx = mfi.tilebox();
      87              : 
      88              :         amrex::Array4<amrex::GpuComplex<Set::Scalar>> const & eta_hat   =  eta_hat_mf.array(mfi);
      89              :         amrex::Array4<amrex::GpuComplex<Set::Scalar>> const & N_hat     =  chempot_hat_mf.array(mfi);
      90              : 
      91              :         fft.ParallelFor(bx, [=] AMREX_GPU_DEVICE(int m, int n, int p, Set::Scalar omega2) {
      92              : 
      93              :             Set::Scalar omega4 = omega2*omega2;
      94              :             Set::Scalar omega6 = omega2*omega2*omega2;
      95              : 
      96              :             eta_hat(m, n, p) = eta_hat(m, n, p) - dt * omega2 * N_hat(m, n, p);
      97              :             eta_hat(m,n,p) /= 1.0 + dt * ((q0*q0*q0*q0 - eps)*omega2  - 2.0* q0*q0 * omega4 + omega6);
      98              :         });
      99              :     }
     100              : 
     101              :     //
     102              :     // Transform solution back to realspace
     103              :     //
     104              :     fft.Backward(eta_hat_mf, *eta_mf[lev]);
     105              : }
     106              : #else
     107              : void
     108            0 : PFC::Advance (int, Set::Scalar, Set::Scalar)
     109              : {   
     110            0 :     Util::Abort(INFO,"Alamo must be compiled with fft");
     111            0 : }
     112              : #endif 
     113              : 
     114              : void
     115            0 : PFC::Initialize (int lev)
     116              : {
     117            0 :     ic->Initialize(lev,eta_mf);
     118            0 :     grad_chempot_mf[lev]->setVal(0.0);
     119            0 : }
     120              : 
     121              : 
     122              : void
     123            0 : PFC::TagCellsForRefinement (int /*lev*/, amrex::TagBoxArray& /*a_tags*/, Set::Scalar /*time*/, int /*ngrow*/)
     124              : {
     125            0 : }
     126              : 
     127              : 
     128              : }