src/gromacs/tables/forcetable.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012,2014,2015,2016,2017,2018,2019, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 #ifndef GMX_TABLES_FORCETABLE_H
  36 #define GMX_TABLES_FORCETABLE_H
  37
  38 /*! \libinternal \file
  39  * \brief
  40  * Old routines for table generation (will eventually be replaced)
  41  *
  42  * \inlibraryapi
  43  * \author Erik Lindahl <erik.lindahl@gmail.com>
  44  * \ingroup module_tables
  45  */
  46
  47 #include <cstdio>
  48
  49 #include <memory>
  50
  51 #include "gromacs/mdtypes/fcdata.h"
  52 #include "gromacs/mdtypes/forcerec.h"
  53 #include "gromacs/mdtypes/interaction_const.h"
  54 #include "gromacs/utility/real.h"
  55
  56 /*! \brief Flag to select user tables for make_tables */
  57 #define GMX_MAKETABLES_FORCEUSER (1 << 0)
  58 /*! \brief Flag to only make 1,4 pair tables for make_tables */
  59 #define GMX_MAKETABLES_14ONLY (1 << 1)
  60
  61 /*! \brief Enumerated type to describe the interaction types in a table */
  62 enum
  63 {
  64     etiCOUL, //!< Coulomb
  65     etiLJ6,  //!< Dispersion
  66     etiLJ12, //!< Repulsion
  67     etiNR    //!< Total number of interaction types
  68 };
  69
  70 /*! \brief Function pointer to calculate the grid contribution for coulomb/LJ
  71  *
  72  * Used to tell table_spline3_fill_ewald_lr whether it
  73  * should calculate the grid contribution for electrostatics or LJ.
  74  */
  75 typedef double (*real_space_grid_contribution_computer)(double, double);
  76
  77
  78 /*! \brief Construct tables with the Ewald long-range force interaction
  79  *
  80  * Creates and fills tables of numPoints points with the spacing
  81  * set to 1/tableScaling with the Ewald long-range (mesh) force.
  82  * There are three separate tables with format F, V, FDV0.
  83  * This function interpolates the Ewald mesh potential contribution
  84  * with coefficient beta using a quadratic spline.
  85  * The force is then be interpolated linearly.
  86  *
  87  * \param numPoints     Number of points in the tables
  88  * \param tableScaling  1/spacing, units 1/nm
  89  * \param beta          Ewald splitting parameter, units 1/nm
  90  * \param v_lr          Pointer to function calculating real-space grid contribution
  91  * \returns a set of Ewald correction tables
  92  */
  93 EwaldCorrectionTables generateEwaldCorrectionTables(int    numPoints,
  94                                                     double tableScaling,
  95                                                     real   beta,
  96                                                     real_space_grid_contribution_computer v_lr);
  97
  98 /*! \brief Compute scaling for the Ewald quadratic spline tables.
  99  *
 100  * \param ic                     Pointer to interaction constant structure
 101  * \param generateCoulombTables  Take the spacing for Coulomb Ewald corrections into account
 102  * \param generateVdwTables      Take the spacing for Van der Waals Ewald corrections into account
 103  * \return The scaling factor in units 1/nm
 104  */
 105 real ewald_spline3_table_scale(const interaction_const_t& ic, bool generateCoulombTables, bool generateVdwTables);
 106
 107 /*! \brief Return the real space grid contribution for Ewald
 108  *
 109  *  \param beta  Ewald splitting parameter
 110  *  \param r     Distance for which to calculate the real-space contrib
 111  *  \return      Real space grid contribution for Ewald electrostatics
 112  */
 113 double v_q_ewald_lr(double beta, double r);
 114
 115 /*! \brief Return the real space grid contribution for LJ-Ewald
 116  *
 117  *  \param beta  Ewald splitting parameter
 118  *  \param r     Distance for which to calculate the real-space contrib
 119  *  \return      Real space grid contribution for Ewald Lennard-Jones interaction
 120  */
 121 double v_lj_ewald_lr(double beta, double r);
 122
 123 /*! \brief Return tables for inner loops.
 124  *
 125  * \param fp     Log file pointer
 126  * \param ic     Non-bonded interaction constants
 127  * \param fn     File name from which to read user tables
 128  * \param rtab   Largest interaction distance to tabulate
 129  * \param flags  Flags to select table settings
 130  *
 131  * \return Pointer to inner loop table structure
 132  */
 133 t_forcetable* make_tables(FILE* fp, const interaction_const_t* ic, const char* fn, real rtab, int flags);
 134
 135 /*! \brief Return a table for bonded interactions,
 136  *
 137  * \param  fplog   Pointer to log file
 138  * \param  fn      File name
 139  * \param  angle   Type of angle: bonds 0, angles 1, dihedrals 2
 140  * \return New bonded table datatype
 141  */
 142 bondedtable_t make_bonded_table(FILE* fplog, const char* fn, int angle);
 143
 144 /*! \brief Construct and return tabulated dispersion and repulsion interactions
 145  *
 146  * This table can be used to compute long-range dispersion corrections.
 147  * Returns pointer owning nothing when tabfn=nullptr.
 148  */
 149 std::unique_ptr<t_forcetable>
 150 makeDispersionCorrectionTable(FILE* fp, const interaction_const_t* ic, real rtab, const char* tabfn);
 151
 152 #endif /* GMX_TABLES_FORCETABLE_H */