Line data    Source code

       1              : // Copyright Amazon.com, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved.
       2              : // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
       3              : 
       4              : #ifndef PALACE_FEM_LUMPED_ELEMENT_HPP
       5              : #define PALACE_FEM_LUMPED_ELEMENT_HPP
       6              : 
       7              : #include <memory>
       8              : #include <mfem.hpp>
       9              : 
      10              : namespace palace
      11              : {
      12              : 
      13              : //
      14              : // Base class handling geometry of lumped elements for uniform and coaxial lumped port and
      15              : // surface current source boundaries.
      16              : //
      17              : class LumpedElementData
      18              : {
      19              : protected:
      20              :   // List of all boundary attributes making up this lumped element boundary.
      21              :   mfem::Array<int> attr_list;
      22              : 
      23              : public:
      24           30 :   LumpedElementData(const mfem::Array<int> &attr_list) : attr_list(attr_list) {}
      25            0 :   virtual ~LumpedElementData() = default;
      26              : 
      27            9 :   const auto &GetAttrList() const { return attr_list; }
      28              : 
      29              :   virtual double GetGeometryLength() const = 0;
      30              :   virtual double GetGeometryWidth() const = 0;
      31              : 
      32              :   virtual std::unique_ptr<mfem::VectorCoefficient>
      33              :   GetModeCoefficient(double coeff = 1.0) const = 0;
      34              : };
      35              : 
      36              : class UniformElementData : public LumpedElementData
      37              : {
      38              : private:
      39              :   // Cartesian vector specifying signed direction of incident field.
      40              :   mfem::Vector direction;
      41              : 
      42              :   // Lumped element length and width.
      43              :   double l, w;
      44              : 
      45              : public:
      46              :   UniformElementData(const std::array<double, 3> &input_dir,
      47              :                      const mfem::Array<int> &attr_list, const mfem::ParMesh &mesh);
      48              : 
      49          126 :   double GetGeometryLength() const override { return l; }
      50          128 :   double GetGeometryWidth() const override { return w; }
      51              : 
      52              :   std::unique_ptr<mfem::VectorCoefficient>
      53              :   GetModeCoefficient(double coeff = 1.0) const override;
      54              : };
      55              : 
      56              : class CoaxialElementData : public LumpedElementData
      57              : {
      58              : private:
      59              :   // Sign of incident field, +1 for +r̂, -1 for -r̂.
      60              :   double direction;
      61              : 
      62              :   // Origin of the coaxial annulus.
      63              :   mfem::Vector origin;
      64              : 
      65              :   // Outer and inner radii of coaxial annulus.
      66              :   double r_outer, r_inner;
      67              : 
      68              : public:
      69              :   CoaxialElementData(const std::array<double, 3> &input_dir,
      70              :                      const mfem::Array<int> &attr_list, const mfem::ParMesh &mesh);
      71              : 
      72            0 :   double GetGeometryLength() const override { return std::log(r_outer / r_inner); }
      73            0 :   double GetGeometryWidth() const override { return 2.0 * M_PI; }
      74              : 
      75              :   std::unique_ptr<mfem::VectorCoefficient>
      76              :   GetModeCoefficient(double coeff = 1.0) const override;
      77              : };
      78              : 
      79              : }  // namespace palace
      80              : 
      81              : #endif  // PALACE_FEM_LUMPED_ELEMENT_HPP