src/gromacs/pulling/pull_rotation.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) 2001-2008, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017,2018,2019, 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
  38 /*! \libinternal \file
  39  *
  40  * \brief
  41  * Declares functions to enforce rotational motion upon a group of particles.
  42  *
  43  * \author Carsten Kutzner <ckutzne@gwdg.de>
  44  *
  45  * \inlibraryapi
  46  */
  47
  48 #ifndef GMX_PULLING_PULL_ROTATION_H
  49 #define GMX_PULLING_PULL_ROTATION_H
  50
  51 #include <stdio.h>
  52
  53 #include <memory>
  54
  55 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  56 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  57 #include "gromacs/utility/classhelpers.h"
  58
  59 struct gmx_domdec_t;
  60 struct gmx_enfrot;
  61 struct gmx_mtop_t;
  62 struct gmx_output_env_t;
  63 struct t_commrec;
  64 struct t_filenm;
  65 struct t_inputrec;
  66 struct t_rot;
  67 class t_state;
  68
  69 namespace gmx
  70 {
  71 enum class StartingBehavior;
  72 class LocalAtomSetManager;
  73 struct MdrunOptions;
  74
  75 class EnforcedRotation
  76 {
  77 public:
  78     EnforcedRotation();
  79     ~EnforcedRotation();
  80
  81     /*! \brief Getter for working data
  82      *
  83      * This is needed while the module is still under
  84      * construction. */
  85     gmx_enfrot* getLegacyEnfrot();
  86
  87 private:
  88     class Impl;
  89
  90     PrivateImplPointer<Impl> impl_;
  91 };
  92
  93 } // namespace gmx
  94
  95 /*! \brief Initializes the enforced rotation groups.
  96  *
  97  * This routine does the memory allocation for various helper arrays, opens
  98  * the output files etc.
  99  *
 100  * \param fplog    General output file, normally md.log.
 101  * \param ir       Struct containing MD input parameters, among those
 102  *                 also the enforced rotation parameters.
 103  * \param nfile    Number of entries in the fnm structure.
 104  * \param fnm      The filenames struct containing also the names
 105  *                 of the rotation output files.
 106  * \param atomSets Tracks indices of atoms subject to enforced rotation for each DD rank.
 107  * \param cr       Pointer to MPI communication data.
 108  * \param globalState  The global state, only used on the master rank.
 109  * \param mtop     Molecular topology.
 110  * \param oenv     Needed to open the rotation output xvgr file.
 111  * \param mdrunOptions  Options for mdrun.
 112  * \param startingBehavior  Describes whether this is a restart appending to output files
 113  * \return         An enforced rotation module.
 114  */
 115 std::unique_ptr<gmx::EnforcedRotation> init_rot(FILE*                     fplog,
 116                                                 t_inputrec*               ir,
 117                                                 int                       nfile,
 118                                                 const t_filenm            fnm[],
 119                                                 const t_commrec*          cr,
 120                                                 gmx::LocalAtomSetManager* atomSets,
 121                                                 const t_state*            globalState,
 122                                                 gmx_mtop_t*               mtop,
 123                                                 const gmx_output_env_t*   oenv,
 124                                                 const gmx::MdrunOptions&  mdrunOptions,
 125                                                 gmx::StartingBehavior     startingBehavior);
 126
 127 /*! \brief Calculates the enforced rotation potential(s).
 128  *
 129  * This is the main enforced rotation module which is called during every time
 130  * step. Here the rotation potential as well as the resulting forces are
 131  * calculated.
 132  *
 133  * \param cr      Pointer to MPI communication data.
 134  * \param er      Pointer to the enforced rotation working data.
 135  * \param box     Simulation box, needed to make group whole.
 136  * \param x       The positions of all the local particles.
 137  * \param t       Time.
 138  * \param step    The time step.
 139  * \param bNS     After domain decomposition / neighbor searching several
 140  *                local arrays have to be updated (masses, shifts)
 141  */
 142 void do_rotation(const t_commrec* cr, gmx_enfrot* er, const matrix box, rvec x[], real t, int64_t step, gmx_bool bNS);
 143
 144
 145 /*! \brief Add the enforced rotation forces to the official force array.
 146  *
 147  * Adds the forces from enforced rotation potential to the local forces and
 148  * sums up the contributions to the rotation potential from all the nodes. Since
 149  * this needs communication, this routine should be called after the short range
 150  * forces have been evaluated (in order not to spoil cycle counts).
 151  * This routine also outputs data to the rotation output files (e.g.
 152  * the potential, the angle of the group(s), and torques).
 153  *
 154  * \param er      Pointer to the enforced rotation working data.
 155  * \param f       The local forces to which the rotational forces have
 156  *                to be added.
 157  * \param cr      Pointer to MPI communication data.
 158  * \param step    The time step, used for output.
 159  * \param t       Time, used for output.
 160  * \returns       The potential energy of the rotation potentials.
 161  */
 162 real add_rot_forces(gmx_enfrot* er, rvec f[], const t_commrec* cr, int64_t step, real t);
 163
 164
 165 #endif