moldyn.h

   1 /*
   2  * moldyn.h - molecular dynamics library header file
   3  *
   4  * author: Frank Zirkelbach <frank.zirkelbach@physik.uni-augsburg.de>
   5  *
   6  */
   7
   8 #ifndef MOLDYN_H
   9 #define MOLDYN_H
  10
  11 #include "math/math.h"
  12 #include "random/random.h"
  13 //#include "visual/visual.h"
  14
  15 /* datatypes */
  16
  17 typedef struct s_atom {
  18         t_3dvec r;      /* positions */
  19         t_3dvec v;      /* velocities */
  20         t_3dvec f;      /* forces */
  21         int element;    /* number of element in pse */
  22         double mass;    /* atom mass */
  23 } t_atom;
  24
  25 typedef struct s_moldyn {
  26         int count;
  27         t_atom *atom;
  28         double (*potential)(struct s_moldyn *moldyn);
  29         void *pot_params;
  30         int (*force)(struct s_moldyn *moldyn);
  31         double cutoff_square;
  32         t_3dvec dim;
  33         int (*integrate)(struct s_moldyn *moldyn);
  34         int time_steps;
  35         double tau;
  36         void *visual;
  37         unsigned char status;
  38 } t_moldyn;
  39
  40 typedef struct s_lj_params {
  41         double sigma6;
  42         double sigma12;
  43         double epsilon;
  44 } t_lj_params;
  45
  46 /*
  47  *  defines
  48  */
  49
  50 /* general defines */
  51
  52 #define MOLDYN_STAT_POTENTIAL           0x01
  53 #define MOLDYN_STAT_FORCE               0x02
  54
  55 /* phsical values */
  56
  57 //#define K_BOLTZMANN           1.3807E-23
  58 #define K_BOLTZMANN             1.0
  59
  60 #define FCC                     0x01
  61 #define DIAMOND                 0x02
  62
  63 #define C                       0x06
  64 #define M_C                     6.0
  65
  66 #define Si                      0x0e
  67 #define M_SI                    14.0
  68 #define LC_SI                   5.43105
  69
  70 /* function prototypes */
  71
  72 int create_lattice(unsigned char type,int element,double mass,double lc,
  73                    int a,int b,int c,t_atom **atom);
  74 int destroy_lattice(t_atom *atom);
  75 int thermal_init(t_atom *atom,t_random *random,int count,double t);
  76 int scale_velocity(t_atom *atom,int count,double t);
  77 double get_e_kin(t_atom *atom,int count);
  78 double get_e_pot(t_moldyn *moldyn);
  79 double get_total_energy(t_moldyn *moldyn);
  80 t_3dvec get_total_p(t_atom *atom,int count);
  81
  82 int moldyn_integrate(t_moldyn *moldyn);
  83 int velocity_verlet(t_moldyn *moldyn);
  84
  85 double potential_lennard_jones(t_moldyn *moldyn);
  86 int force_lennard_jones(t_moldyn *moldyn);
  87
  88 #endif