src/gromacs/ewald/ewald.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2017,2018 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 /*! \libinternal \defgroup module_ewald Ewald-family treatments of long-ranged forces
  39  * \ingroup group_mdrun
  40  *
  41  * \brief Computes energies and forces for long-ranged interactions
  42  * using the Ewald decomposition. Includes plain Ewald, PME, P3M for
  43  * Coulomb, PME for Lennard-Jones, load-balancing for PME, and
  44  * supporting code.
  45  *
  46  * \author Berk Hess <hess@kth.se>
  47  * \author Erik Lindahl <erik@kth.se>
  48  * \author Roland Schulz <roland@rschulz.eu>
  49  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  50  * \author Christan Wennberg <cwennberg@kth.se>
  51  */
  52
  53 /*! \libinternal \file
  54  *
  55  * \brief This file contains function declarations necessary for
  56  * computing energies and forces for the plain-Ewald long-ranged part,
  57  * and the correction for overall system charge for all Ewald-family
  58  * methods.
  59  *
  60  * \author David van der Spoel <david.vanderspoel@icm.uu.se>
  61  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  62  * \inlibraryapi
  63  * \ingroup module_ewald
  64  */
  65
  66 #ifndef GMX_EWALD_EWALD_H
  67 #define GMX_EWALD_EWALD_H
  68
  69 #include <stdio.h>
  70
  71 #include <vector>
  72
  73 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  74 #include "gromacs/utility/real.h"
  75
  76 struct t_commrec;
  77 struct t_forcerec;
  78 struct t_inputrec;
  79 struct t_complex;
  80 enum class FreeEnergyPerturbationType : int;
  81
  82 namespace gmx
  83 {
  84 template<typename>
  85 class ArrayRef;
  86 }
  87
  88 struct gmx_ewald_tab_t
  89 {
  90     gmx_ewald_tab_t(const t_inputrec& ir, FILE* fp);
  91
  92     ~gmx_ewald_tab_t();
  93
  94     int nx;
  95     int ny;
  96     int nz;
  97     int kmax;
  98
  99     std::vector<t_complex> tab_xy;
 100     std::vector<t_complex> tab_qxyz;
 101 };
 102
 103 /*! \brief Do the long-ranged part of an Ewald calculation */
 104 real do_ewald(bool                           havePbcXY2Walls,
 105               real                           wallEwaldZfac,
 106               real                           epsilonR,
 107               FreeEnergyPerturbationType     freeEnergyPerturbationType,
 108               gmx::ArrayRef<const gmx::RVec> coords,
 109               gmx::ArrayRef<gmx::RVec>       forces,
 110               gmx::ArrayRef<const real>      chargeA,
 111               gmx::ArrayRef<const real>      chargeB,
 112               const matrix                   box,
 113               const t_commrec*               commrec,
 114               int                            natoms,
 115               matrix                         lrvir,
 116               real                           ewaldcoeff,
 117               real                           lambda,
 118               real*                          dvdlambda,
 119               gmx_ewald_tab_t*               et);
 120
 121 /*! \brief Calculate the correction to the Ewald sum, due to a net system
 122  * charge.
 123  *
 124  * Should only be called on one thread. */
 125 real ewald_charge_correction(const t_commrec*            commrec,
 126                              real                        epsilonR,
 127                              real                        ewaldcoeffQ,
 128                              gmx::ArrayRef<const double> qsum,
 129                              real                        lambda,
 130                              const matrix                box,
 131                              real*                       dvdlambda,
 132                              tensor                      vir);
 133
 134 #endif