src/gromacs/ewald/ewald_utils.cpp

   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) 2013,2014,2015,2017,2019, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "ewald_utils.h"
  40
  41 #include <cmath>
  42
  43 #include "gromacs/math/utilities.h"
  44 #include "gromacs/utility/real.h"
  45
  46 real calc_ewaldcoeff_q(real rc, real rtol)
  47 {
  48     real beta = 5, low, high;
  49     int  n, i = 0;
  50
  51     do
  52     {
  53         i++;
  54         beta *= 2;
  55     } while (std::erfc(beta * rc) > rtol);
  56
  57     /* Do a binary search with tolerance 2^-60 */
  58     n    = i + 60;
  59     low  = 0;
  60     high = beta;
  61     for (i = 0; i < n; i++)
  62     {
  63         beta = (low + high) / 2;
  64         if (std::erfc(beta * rc) > rtol)
  65         {
  66             low = beta;
  67         }
  68         else
  69         {
  70             high = beta;
  71         }
  72     }
  73     return beta;
  74 }
  75
  76 static real compute_lj_function(real beta, real rc)
  77 {
  78     real xrc, xrc2, xrc4, result;
  79     xrc    = beta * rc;
  80     xrc2   = xrc * xrc;
  81     xrc4   = xrc2 * xrc2;
  82     result = std::exp(-xrc2) * (1 + xrc2 + xrc4 / 2.0);
  83
  84     return result;
  85 }
  86
  87 real calc_ewaldcoeff_lj(real rc, real rtol)
  88 {
  89     real beta = 5, low, high;
  90     int  n, i = 0;
  91
  92     do
  93     {
  94         i++;
  95         beta *= 2.0;
  96     } while (compute_lj_function(beta, rc) > rtol);
  97
  98     /* Do a binary search with tolerance 2^-60 */
  99     n    = i + 60;
 100     low  = 0;
 101     high = beta;
 102     for (i = 0; i < n; ++i)
 103     {
 104         beta = (low + high) / 2.0;
 105         if (compute_lj_function(beta, rc) > rtol)
 106         {
 107             low = beta;
 108         }
 109         else
 110         {
 111             high = beta;
 112         }
 113     }
 114     return beta;
 115 }