source: anuga_work/development/flow_1d/generic_1d/limit_util.py @ 7834

Last change on this file since 7834 was 7834, checked in by steve, 10 years ago
File size: 4.8 KB
Line 
1"""
2This module contains various auxiliary function used by pyvolution.
3"""
4
5
6import numpy
7
8def mean(x):
9    return numpy.sum(x)/len(x)
10
11
12def gradient(x0, x1, q0, q1):
13
14    if q1-q0 != 0:
15        a = (q1-q0)/(x1-x0)
16    else:
17        a = 0
18       
19    return a
20
21def  minmod(beta_p,beta_m):
22    if (abs(beta_p) < abs(beta_m)) & (beta_p*beta_m > 0.0):
23        phi = beta_p
24    elif (abs(beta_m) < abs(beta_p)) & (beta_p*beta_m > 0.0):
25        phi = beta_m
26    else:
27        phi = 0.0
28    return phi
29
30def  minmod_kurganov(a,b,c):
31    from numpy import sign
32    if sign(a)==sign(b)==sign(c):
33        return sign(a)*min(abs(a),abs(b),abs(c))
34    else:
35        return 0.0
36
37def  maxmod(a,b):
38    if (abs(a) > abs(b)) & (a*b > 0.0):
39        phi = a
40    elif (abs(b) > abs(a)) & (a*b > 0.0):
41        phi = b
42    else:
43        phi = 0.0
44    return phi
45
46def vanleer(a,b):
47    if abs(a)+abs(b) > 1e-12:
48        return (a*abs(b)+abs(a)*b)/(abs(a)+abs(b))
49    else:
50        return 0.0
51
52def vanalbada(a,b):
53    if a*a+b*b > 1e-12:
54        return (a*a*b+a*b*b)/(a*a+b*b)
55    else:
56        return 0.0
57
58def calculate_wetted_area(x1,x2,z1,z2,w1,w2):
59    if (w1 > z1) & (w2 < z2) & (z1 <= z2):
60        x = ((w2-z1)*(x2-x1)+x1*(z2-z1)-x2*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
61        A = 0.5*(w1-z1)*(x-x1)
62        L = x-x1
63    elif (w1 < z1) & (w2 > z2) & (z1 < z2):
64        x = ((w2-z1)*(x2-x1)+x1*(z2-z1)-x2*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
65        A = 0.5*(w2-z2)*(x2-x)
66        L = x2-x
67    elif (w1 < z1) & (w2 > z2) & (z1 >= z2):
68        x = ((w1-z2)*(x2-x1)+x2*(z2-z1)-x1*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
69        A = 0.5*(w2-z2)*(x2-x)
70        L = x2-x
71    elif (w1 > z1) & (w2 < z2) & (z1 > z2):
72        x = ((w1-z2)*(x2-x1)+x2*(z2-z1)-x1*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
73        A = 0.5*(w1-z1)*(x-x1)
74        L = x-x1
75    elif (w1 <= z1) & (w2 <= z2):
76        A = 0.0
77    elif (w1 == z1) & (w2 > z2) & (z2 < z1):
78        A = 0.5*(x2-x1)*(w2-z2)
79    elif (w2 == z2) & (w1 > z1) & (z1 < z2):
80        A = 0.5*(x2-x1)*(w1-z1)
81    return A
82
83
84def calculate_new_wet_area(x1,x2,z1,z2,A):
85    from numpy import sqrt
86    min_centroid_height = 1.0e-3
87    # Assumes reconstructed stage flat in a wetted cell
88    M = (z2-z1)/(x2-x1)
89    L = (x2-x1)
90    min_area = min_centroid_height*L
91    max_area = 0.5*(x2-x1)*abs(z2-z1)
92    if A < max_area:
93        if (z1 < z2):
94            x = sqrt(2*A/M)+x1
95            wet_len = x-x1
96            wc = z1 + sqrt(M*2*A)
97        elif (z2 < z1):
98            x = -sqrt(-2*A/M)+x2
99            wet_len = x2-x
100            wc = z2+sqrt(-M*2*A)
101        else:
102            wc = A/L+0.5*(z1+z2)
103            wet_len = x2-x1
104    else:
105        wc = 0.5*(z1+z2)+A/L
106        wet_len = x2-x1
107           
108    return wc,wet_len
109
110def calculate_new_wet_area_analytic(x1,x2,z1,z2,A,t):
111    min_centroid_height = 1.0e-3
112    # Assumes reconstructed stage flat in a wetted cell
113    M = (z2-z1)/(x2-x1)
114    L = (x2-x1)
115    min_area = min_centroid_height*L
116    max_area = 0.5*(x2-x1)*abs(z2-z1)
117    w1,uh1 = analytic_cannal(x1,t)
118    w2,uh2 = analytic_cannal(x2,t)
119    if (w1 > z1) & (w2 < z2) & (z1 <= z2):
120        print "test1"
121        x = ((w2-z1)*(x2-x1)+x1*(z2-z1)-x2*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
122        wet_len = x-x1
123    elif (w1 < z1) & (w2 > z2) & (z1 < z2):
124        print "test2"
125        x = ((w2-z1)*(x2-x1)+x1*(z2-z1)-x2*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
126        wet_len = x2-x
127    elif (w1 < z1) & (w2 > z2) & (z1 >= z2):
128        print "test3"
129        x = ((w1-z2)*(x2-x1)+x2*(z2-z1)-x1*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
130        wet_len = x2-x
131    elif (w1 > z1) & (w2 < z2) & (z1 > z2):
132        print "test4"
133        x = ((w1-z2)*(x2-x1)+x2*(z2-z1)-x1*(w2-w1))/(z2-z1+w1-w2)
134        wet_len = x-x1
135    elif (w1 >= z1) & (w2 >= z2):
136        print "test5"
137        wet_len = x2-x1
138    else: #(w1 <= z1) & (w2 <= z2)
139        print "test5"
140        if (w1 > z1) | (w2 > z2):
141            print "ERROR"
142        wet_len = x2-x1       
143    return w1,w2,wet_len,uh1,uh2
144
145def analytic_cannal(C,t):
146
147    import math
148    #N = len(C)
149    #u = zeros(N,numpy.float)    ## water velocity
150    #h = zeros(N,numpy.float)    ## water depth
151    x = C
152    g = 9.81
153
154
155    ## Define Basin Bathymetry
156    #z_b = zeros(N,numpy.float) ## elevation of basin
157    #z = zeros(N,numpy.float)   ## elevation of water surface
158    z_infty = 10.0       ## max equilibrium water depth at lowest point.
159    L_x = 2500.0         ## width of channel
160
161    A0 = 0.5*L_x                  ## determines amplitudes of oscillations
162    omega = math.sqrt(2*g*z_infty)/L_x ## angular frequency of osccilation
163
164    x1 = A0*cos(omega*t)-L_x # left shoreline
165    x2 = A0*cos(omega*t)+L_x # right shoreline
166    if (x >=x1) & (x <= x2):
167        z_b = z_infty*(x**2/L_x**2) ## or A0*cos(omega*t)\pmL_x
168        u = -A0*omega*sin(omega*t)
169        z = z_infty+2*A0*z_infty/L_x*cos(omega*t)*(x/L_x-0.5*A0/(L_x)*cos(omega*t))
170    else:
171       z_b = z_infty*(x**2/L_x**2)
172       u=0.0
173       z = z_b
174    h = z-z_b
175    return z,u*h
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.