more updates
[physik/posic.git] / moldyn.h
index 3016bc4..717388a 100644 (file)
--- a/moldyn.h
+++ b/moldyn.h
 #include "random/random.h"
 #include "list/list.h"
 
+
 /* datatypes */
 
+
+/* the atom of the md simulation */
+
 typedef struct s_atom {
-       t_3dvec r;      /* positions */
-       t_3dvec v;      /* velocities */
-       t_3dvec f;      /* forces */
-       int element;    /* number of element in pse */
-       double mass;    /* atom mass */
+       t_3dvec r;              /* position */
+       t_3dvec v;              /* velocity */
+       t_3dvec f;              /* force */
+       int element;            /* number of element in pse */
+       double mass;            /* atom mass */
+       unsigned char attr;     /* attributes */
 } t_atom;
 
+#define ATOM_ATTR_FP   0x01    /* fixed position (bulk material) */
+#define ATOM_ATTR_HB   0x02    /* coupled to heat bath (velocity scaling) */
+
+/* cell lists */
+
 typedef struct s_linkcell {
-       int listfd;
-       int nx,ny,nz;
-       int cells;
-       double x,y,z;
-       t_list *subcell;
+       int nx,ny,nz;           /* amount of cells in x, y and z direction */
+       int cells;              /* total amount of cells */
+       double len;             /* prefered cell edge length */
+       double x,y,z;           /* the actual cell lengthes */
+       t_list *subcell;        /* pointer to the cell lists */
+       int dnlc;               /* direct neighbour lists counter */
+       int countn;             /* amount of neighbours */
 } t_linkcell;
 
 #include "visual/visual.h"
 
+# moldyn structure */
+
 typedef struct s_moldyn {
-       /* atoms, amount, dimensions */
-       int count;
-       t_atom *atom;
-       t_3dvec dim;
-       /* potential, force & parameters */
-       int (*potential_force_function)(struct s_moldyn *moldyn);
-       void *pot_params;
-       /* cut off radius */
-       double cutoff;
-       double cutoff_square;
-       /* linked list / cell method */
-       t_linkcell lc;
-       /* temperature */
-       double t;
-       /* integration of newtons equations */
+
+       int count;              /* total amount of atoms */
+       t_atom *atom;           /* pointer to the atoms */
+
+       t_3dvec dim;            /* dimensions of the simulation volume */
+
+       /* potential force function pointer and parameters */
+       int (*pf_func1b)(struct s_moldyn *,t_atom *);
+       int (*pf_func2b)(struct s_moldyn *,t_atom *,t_atom *);
+       int (*pf_func3b)(struct s_moldyn *,t_atom *,t_atom *,t_atom *);
+       //int (*potential_force_function)(struct s_moldyn *moldyn);
+       void *pot_params;       /* parameters describing the potential */ 
+
+       double cutoff;          /* cutoff radius */
+       double cutoff_square;   /* square of the cutoff radius */
+
+       t_linkcell lc;          /* linked cell method */
+
+       double t;               /* temperature */
+
+       /* integration function pointer */
        int (*integrate)(struct s_moldyn *moldyn);
-       int time_steps;
-       double tau;
-       double tau_square;
-       /* energy */
-       double energy;
-       /* logging & visualization */
-       t_visual vis;
-       unsigned char lvstat;
-       unsigned int ewrite;
-       char efb[64];
-       int efd;
-       unsigned int mwrite;
-       char mfb[64];
-       int mfd;
-       unsigned int swrite;
-       char sfb[64];
-       int sfd;
-       unsigned int dwrite;
-       char dfb[64];
-       int dfd;
-       unsigned int vwrite;
-       char vfb[64];
-       void *visual;
-       /* moldyn general status */
-       unsigned char status;
-       /* random */
-       t_random random;
+       int time_steps;         /* amount of iterations */
+       double tau;             /* delta t */
+       double tau_square;      /* delta t squared */
+
+       double energy;          /* energy */
+
+       t_visual vis;           /* visualization/log/save interface structure */
+       unsigned char lvstat;   /* log & vis properties */
+       unsigned int ewrite;    /* how often to log energy */
+       char efb[64];           /* energy log filename */
+       int efd;                /* fd for energy log */
+       unsigned int mwrite;    /* how often to log momentum */
+       char mfb[64];           /* momentum log filename */
+       int mfd;                /* fd for momentum log */
+       unsigned int vwrite;    /* how often to visualize atom information */
+       char vfb[64];           /* visualization file name base */
+       void *visual;           /* pointer (hack!) */
+       unsigned int swrite;    /* how often to create a save file */
+
+       unsigned char status;   /* general moldyn properties */
+
+       t_random random;        /* random interface */
 } t_moldyn;
 
+#define MOLDYN_LVSTAT_TOTAL_E          0x01
+#define MOLDYN_LVSTAT_TOTAL_M          0x02
+#define MOLDYN_LVSTAT_SAVE             0x04
+#define MOLDYN_LVSTAT_VISUAL           0x08
+#define MOLDYN_LVSTAT_INITIALIZED      0x10
+
+#define MOLDYN_STAT_1BP                        0x01
+#define MOLDYN_STAT_2BP                        0x02    /* define for pair potentials */
+#define MOLDYN_STAT_3BP                        0x04    /* define for 3 body pot */ 
+#define MOLDYN_STAT_PBX                        0x08    /* periodic boudaries in x */
+#define MOLDYN_STAT_PBY                        0x10    /* y */
+#define MOLDYN_STAT_PBZ                        0x20    /* and z direction */
+
 typedef struct s_ho_params {
        double spring_constant;
        double equilibrium_distance;
@@ -89,33 +117,32 @@ typedef struct s_lj_params {
        double epsilon4;
 } t_lj_params;
 
+typedef struct s_tersoff_params {
+       double l_1,l_2;
+       double m_1,m_2;
+       double a_1,a_2;
+       double b_1,b_2;
+       double r_1,r_2;
+       double s_1,s_2;
+} t_tersoff_params;
+
 /*
  *  defines
  */
 
 /* general defines */
 
-#define MOLDYN_LVSTAT_TOTAL_E          0x01
-#define MOLDYN_LVSTAT_TOTAL_M          0x02
-#define MOLDYN_LVSTAT_SAVE             0x04
-#define MOLDYN_LVSTAT_DUMP             0x08
-#define MOLDYN_LVSTAT_VISUAL           0x10
-#define MOLDYN_LVSTAT_INITIALIZED      0x80
-
-#define MOLDYN_STAT_POTENTIAL          0x01
-#define MOLDYN_STAT_FORCE              0x02
-
 #define MOLDYN_TEMP                    273.0
 #define MOLDYN_TAU                     1.0e-15
 #define MOLDYN_CUTOFF                  10.0e-9
 #define MOLDYN_RUNS                    1000000
 
 #define MOLDYN_INTEGRATE_VERLET                0x00
-#define MOLDYN_INTEGRATE_DEFAULT MOLDYN_INTEGRATE_VERLET
+#define MOLDYN_INTEGRATE_DEFAULT       MOLDYN_INTEGRATE_VERLET
 
 #define MOLDYN_POTENTIAL_HO            0x00
 #define MOLDYN_POTENTIAL_LJ            0x01
-#define MOLDYN_POTENTIAL_DEFAULT MOLDYN_POTENTIAL_LJ
+#define MOLDYN_POTENTIAL_DEFAULT       MOLDYN_POTENTIAL_LJ
 
 /* phsical values */
 
@@ -131,7 +158,7 @@ typedef struct s_lj_params {
 #define SI                     0x0e
 #define LC_SI                  0.543105e-9                             /* m */
 #define M_SI                   (28.085*AMU)                            /* kg */
-#define LJ_SIGMA_SI            ((0.20*sqrt(3.0)*LC_SI)/1.122462)       /* m */
+#define LJ_SIGMA_SI            ((0.25*sqrt(3.0)*LC_SI)/1.122462)       /* m */
 #define LJ_EPSILON_SI          (2.1678*1.60e-19)                       /* Nm */
 
 /* function prototypes */