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! 全局变量及类定义
!-----------------------------------------------------------------------------------
! Consts
module precision_EC
implicit none
include "mpif.h"
! integer,parameter:: PRE_EC=4 ! Single precision
integer,parameter:: PRE_EC=8 ! Double Precision
! integer,parameter:: OCFD_DATA_TYPE=MPI_REAL
integer,parameter:: OCFD_DATA_TYPE=MPI_DOUBLE_PRECISION ! Double precision
end module precision_EC
!------------------------------------------------------------------------------------
! 常数
module const_var
use precision_EC
implicit none
real(PRE_EC),parameter:: PI=3.1415926535897932d0, Lim_Zero=1.d-20 ! 小于该值认为0
integer,parameter:: LAP=4 ! 虚网格的数目 （使用3阶格式该值不小于2；如使用5阶WENO, 该值不小于3; 如果使用WENO7, 则该值不小于4）
integer,parameter:: Scheme_UD1=0, Scheme_NND2=1, Scheme_UD3=2,Scheme_MUSCL2U=3,Scheme_MUSCL2C=4, &
Scheme_MUSCL3=5,Scheme_OMUSCL2=6,Scheme_WENO5=7,Scheme_UD5=8, Scheme_WENO7=9
integer,parameter:: Scheme_CD2=20, Scheme_none=-1 ! 不使用（边界）格式
integer,parameter:: Flux_Steger_Warming=1, Flux_HLL=2, Flux_HLLC=3,Flux_Roe=4,Flux_Van_Leer=5,Flux_Ausm=6
integer,parameter:: Reconst_Original=0,Reconst_Conservative=1,Reconst_Characteristic=2
!---------------边界条件-------------------------
! integer,parameter:: BC_Wall=-10, BC_Farfield=-20, BC_Periodic=-30,BC_Symmetry=-40,BC_Outlet=-22
integer,parameter:: BC_Wall=2, BC_Symmetry=3, BC_Farfield=4,BC_Inflow=5, BC_Outflow=6
integer,parameter:: BC_Wall_Turbo=201 ! 叶轮机械中机匣的边界条件 （绝对速度为0， 相对坐标系有旋转）
integer,parameter:: BC_Periodic=501, BC_Extrapolate=401 ! (扩展) 与Griggen .inp文件的定义可能有所区别，请注意
! 周期性边界条件并非设置成BC_Peridodic=501, 而是设置BC_PeriodicL=-2, BC_PeriodicR=-3
! 周期边界按照内边界处理， 但几何变量须专门处理。 叶轮机模式下，周期边界也须特殊处理
! -1 内边界 （非物理边界）； -2 左周期边界； -3 右周期边界 （区分左、右便于处理几何坐标）
integer,parameter:: BC_Inner=-1, BC_PeriodicL=-2, BC_PeriodicR=-3
integer,parameter:: BC_Zero=0 ! 无边界条件
! 用户自定义的边界条件，要求代码 >=900
integer,parameter:: BC_USER_FixedInlet=901, BC_USER_Inlet_time=902 !给定入口流动； 给定入口时间序列
integer,parameter:: BC_USER_Blow_Suction_Wall=903 ! 吹吸扰动壁面
integer,parameter:: Time_Euler1=1,Time_RK3=3,Time_LU_SGS=0, Time_dual_LU_SGS=-1
integer,parameter:: Turbulence_NONE=0, Turbulence_BL=1, Turbulence_SA=2, Turbulence_SST=3,Turbulence_NewSA=21
integer,parameter:: Init_continue=1, Init_By_FreeStream=0, Init_By_Zeroflow=-1, Smooth_2nd=0,Smooth_4th=1
! real(PRE_EC), parameter:: Density_LIMIT=1.d-4,Temperature_LIMIT=1.d-4,Pressure_LIMIT=1.d-4
integer,parameter:: Method_FVM=0, Method_FDM=1 ! 差分、有限体积
integer,parameter:: FD_WENO5=1,FD_WENO7=2,FD_OMP6=3 ! 差分法采用的数值格式
integer,parameter:: FD_Steger_Warming=1,FD_Van_Leer=2
end module const_var
! 定义类 (边界连接， 网格块， "网格")
module Mod_Type_Def
use precision_EC
implicit none
TYPE BC_MSG_TYPE ! 边界链接信息
! integer:: f_no, face, ist, iend, jst, jend, kst, kend, neighb, subface, orient ! BXCFD .in format
integer:: ib,ie,jb,je,kb,ke,bc,face,f_no ! 边界区域（子面）的定义， .inp format
integer:: ib1,ie1,jb1,je1,kb1,ke1,nb1,face1,f_no1 ! 连接区域
integer:: L1,L2,L3 ! 子面号，连接顺序描述符
END TYPE BC_MSG_TYPE
!------------------------------------网格块--------------------------------------
TYPE Block_TYPE ! 数据结构：网格块 ；包含几何变量及物理变量的信息
integer:: Block_no,mpi_id ! 块号；所属的进程号
integer:: nx,ny,nz ! 网格数nx,ny,nz
integer:: subface ! 子面数
! 几何量
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: x,y,z ! coordinates of vortex, 网格节点坐标
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: xc,yc,zc ! coordinates of cell center, 网格中心坐标
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: Vol,Si,Sj,Sk ! Volume and surface area, 控制体的体积，i,j,k方向控制体边界面的面积
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: ni1,ni2,ni3,nj1,nj2,nj3,nk1,nk2,nk3 ! i,j,k方向三个控制面的法方向
! Jocabian 变换系数
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: ix1,iy1,iz1,jx1,jy1,jz1,kx1,ky1,kz1
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: ix2,iy2,iz2,jx2,jy2,jz2,kx2,ky2,kz2
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: ix3,iy3,iz3,jx3,jy3,jz3,kx3,ky3,kz3
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: ix0,iy0,iz0,jx0,jy0,jz0,kx0,ky0,kz0
! 物理量
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:,:) :: U,Un,Un1 ! 守恒变量 (本时间步及前一、二个时间步的值), conversation variables
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:,:) :: Res ! 残差 （净通量）
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: dt ! (局部)时间步长
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:,:) :: QF ! 强迫函数 (多重网格法中粗网格使用)
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:,:) :: deltU ! 守恒变量的差值, dU=U(n+1)-U(n) 多重网格使用
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:,:) :: DU ! U(n+1)-U(n) LU-SGS中使用
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: dw ! turbulent viscous ; distance to the wall (used in SA model)
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: surf1,surf2,surf3,surf4,surf5,surf6 ! 边界处的通量，供计算气动力、热使用；
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: mu,mu_t ! 层流粘性系数和湍流粘性系数
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:):: dtime_mesh ! 时间步长因子 （根据网格质量情况）
real(PRE_EC),pointer,dimension(:,:,:,:) :: U_average ! 时间平均场 （d,u,v,w,T）
TYPE(BC_MSG_TYPE),pointer,dimension(:)::bc_msg ! 边界链接信息
integer,pointer,dimension(:,:,:):: BcI,BcJ,BcK ! 边界指示符 （物理边界 or 内边界）
integer:: IFLAG_FVM_FDM ! 差分 or 有限体积
integer:: IF_OverLimit ! 物理量超限（如负温度）， 需要降低精度（1阶）
End TYPE Block_TYPE
!---------------------------网格 --------------------------------------------------------
! (如单重网格，只有1套；如多重网格，可以有多套)
TYPE Mesh_TYPE ! 数据结构“网格”； 包含几何变量及物理变量信息
integer:: Mesh_no,Num_Block, Num_Cell,Kstep ! 网格编号 (1号为最细网格，2号为粗网格， 3号为更粗网格...)，网格块数，网格数目(本进程中), 时间步
integer:: NVAR ! 变量的数目；基本变量5个+ 0，1或2个附件变量 （BL模型0个，SA模型1个，SST模型2个）； 粗网格不使用湍流模型
real(PRE_EC):: tt ! 推进的时间
real(PRE_EC),pointer,dimension(:):: Res_max,Res_rms ! 最大残差，均方根残差, 推进的时间
TYPE (Block_TYPE),pointer,dimension(:):: Block ! “网格块” （从属于“网格”）
! 控制参数，用于控制数值方法、通量技术、湍流模型等
! 这些控制参数从属于“网格”，不同“网格”可以采用不同的计算方法、湍流模型等。 （例如，粗网格用低精度方法，粗网格不使用湍流模型,...）
! If_dtime_mesh 是否根据网格情况降低局部时间步长（局部时间步长法有效）
integer:: Iflag_turbulence_model, Iflag_Scheme,IFlag_flux,IFlag_Reconstruction, Bound_Scheme
End TYPE Mesh_TYPE
end module Mod_Type_Def
!--------------------------------------------------------------------------------------
! Global Variables:
! Ma: Mach number ; Re: Reynolds number; gamma: Specific rato (=Cp/Cv); Pr: Prandtl number;
! AoA: Angle of Attack; p00=1/(gamma*Ma*Ma), p=p00*d*T;
! t_end: end time;
! Num_Block: Total Block number
! Kstep_save: Save data every Kstep_save step
! Iflag_turbulence_model: 0 no model, 1 BL model
! Iflag_flux: type of Splitting (or Riemann solver) : 0 Steger-Warming 1 HLL 2 HLLC 3 Roe
! Iflag_local_dt: 0 global time step, 1 local time step
! Iflag_Reconstruction: Schemes 1 NND 2 3rd Upwind 3 WENO3 4 MUSCL
!----------------------------------------------------------------------------------------
! 全局变量，包括参数、几何量及物理量
!========================================================================================
module Global_Var
use const_var ! 常量
use mod_type_def ! 边界连接
implicit none
!---------------------------------------------------------------------------------------------
! global variables 各子程序均可见的全局变量
!----------------------------------------------------------------------------
TYPE (Mesh_TYPE),pointer,dimension(:):: Mesh ! 主数据 “网格”
integer,save:: Num_Mesh,NVAR , Total_block, Num_block ! 网格的套数 ，变量数， 总网格块数, 本mpi进程的网格块数
integer,pointer,dimension(:):: bNi,bNj,bNk ! 各块的维数（全局）， bNi(k)为（全局）第k块的nx
integer,save:: Kstep_save, Iflag_turbulence_model,Iflag_init, &
Iflag_Scheme,IFlag_flux,Iflag_local_dt,IFlag_Reconstruction,Time_Method, &
Kstep_show,If_viscous,If_Residual_smoothing,Mesh_File_Format,IF_Debug, &
Kstep_smooth,Kstep_init_smooth,NUM_THREADS,If_dtime_mesh, Step_Inner_Limit, &
Bound_Scheme, & ! 边界格式
IF_Walldist, IFLAG_LIMIT_FLOW, & ! 是否需要读取 到壁面距离; 是否需要限制压力增长率
IF_Scheme_Positivity, & ! 检查插值过程中压力、密度是否非负，否则使用1阶迎风；
Kstep_average, & ! 时均统计的步数间隔， 0 不统计
Iflag_savefile ! 0 保存到flow3d.dat, 1 保存到flow3d-xxxxxxx.dat
integer,save:: IF_TurboMachinary , Ref_medium_usrdef ! 是否启用叶轮机械求解器模式（0 or 1）； 是否使用用户自定义介质 （默认空气介质）
integer,save:: IF_InnerFlow ! 内流模式 (入口边界条件与叶轮机模式类似)
integer,save:: FD_Flux,FD_scheme ! 内嵌差分法采用的通量方式、数值格式
integer,save:: KRK=0 ! Runge-Kutta方法中的 子步
integer,save:: Istep_average=0 ! 统计步数
! global parameter (for all Meshes ) 流动参数, 对全体“网格”都适用
real(PRE_EC),save:: Ma,Re,gamma,Cp,Cv,t_end,P_OUTLET,&
A_alfa,A_beta,PrL,PrT,T_inf,Twall,w_LU,Kt_inf,Wt_inf , Res_Inner_Limit, MUT_MAX,AoA,Aos
real(PRE_EC),save:: Turbo_Periodic_seta, Turbo_w, Turbo_P0, Turbo_T0 , Turbo_L0 ! 周向跨度（角）， 转速，总压，总温, 参考长度
real(PRE_EC),save:: Periodic_dX,Periodic_dY,Periodic_dZ
! 全局控制参数，控制数值方法、通量技术及湍流模型等 （有些只对最细网格有效）
real(PRE_EC),save :: Ralfa(3), Rbeta(3) , Rgamma(3),dt_global,CFL,dtmax,dtmin ! RK方法中的常量，与时间步长有关的量
integer,save:: Pre_Step_Mesh(3) ! 构建初值时，粗网格预迭代步数
integer,save:: Cood_Y_UP ! 1 Y轴垂直向上， 0 Z轴垂直向上
integer,save:: Pdebug(4) ! debug 使用， 输出某块的某一点的值
real(PRE_EC),save:: Ref_S,Ref_L, Centroid(3) ! （计算六分量使用）参考面积, 参考长度, 矩心坐标
real(PRE_EC),save:: Ldmin,Ldmax,Lpmin,Lpmax,Lumax,LSAmax ! 对密度、压力、速度、及SA模型中变量的限制条件 (最小与最大值)
real(PRE_EC),save:: CP1_NSA,CP2_NSA ! parameters in New SA model
!-----------mpi data -----------------------------------------------------------
integer:: my_id,Total_proc ! my_id (本进程号), Total_proc 总进程数
integer,pointer,dimension(:):: B_Proc, B_n ! B_proc(m) m块所在的进程号; B_n(m) m块所在进程中的内部编号
integer,pointer,dimension(:):: my_Blocks ! 本进程包含的块号
end module Global_Var
!----------------------------------------------------------------------------
! 差分-有限体积混合方法使用
!------------SEC part---------------------------------------------------------------------
module FDM_data
use precision_EC
implicit none
TYPE FDM_Block_TYPE ! 数据结构：网格块 ；包含几何变量及物理变量的信息
real(PRE_EC), pointer,dimension(:,:,:):: ix,iy,iz,jx,jy,jz,kx,ky,kz,Jac ! Jocabian变换系数
End TYPE FDM_Block_TYPE
TYPE FDM_Mesh_TYPE ! 数据结构“网格”； 包含几何变量及物理变量信息
TYPE (FDM_Block_TYPE),pointer,dimension(:):: Block ! “网格块” （从属于“网格”）
End TYPE FDM_Mesh_TYPE
TYPE (FDM_Mesh_TYPE),pointer,dimension(:):: FDM_Mesh ! 主数据 “网格”
end module FDM_data