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rSTICAZZI/physnum/rap2/Exercice2.cpp
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Exercice2.cpp
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#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include "ConfigFile.tpp" // Fichier .tpp car inclut un template
using namespace std;
class Engine
{
private:
double t, tfin; // Temps courant et temps final
unsigned int nsteps; // Nombre d'iterations
double B0, Kappa; // Intensite et gradient du champ magnetique
double E; // Intensite du champ electrique
double m, q; // Masse et charge de la particule
double x0, y0, vx0, vy0; // Position et vitesse initiales de la particle
unsigned int sampling; // Nombre d'iterations entre chaque ecriture des diagnostics
unsigned int last; // Nombre d'iterations depuis la derniere ecriture des diagnostics
ofstream *outputFile; // Pointeur vers le fichier de sortie
// Ecriture des diagnostics
void printOut(bool force)
{
// Ecriture tous les [sampling] pas de temps, sauf si force est vrai
if((!force && last>=sampling) || (force && last!=1))
{
double energy = 0.5*m*(vx*vx+vy*vy)-m*q*E*y;
double mu = m*(vx*vx+vy*vy)/(2*B(x));
*outputFile << t << " " << x << " " << y << " " << vx << " " << vy << " " << energy << " " << mu << endl;
last = 1;
}
else
{
last++;
}
}
// Iteration temporelle, a definir au niveau des classes filles
virtual void step()=0;
// Champ magnetique variable
double B(double const& x) const
{
return B0 * (1. + Kappa*x);
}
protected:
double dt; // Pas de temps
double x, y, vx, vy; // Position et vitesse de la particle
// Fonctions pour obtenir l'accèleration de x et y à un certain moment
double accx(double vyi){
double acx(q*B(x)*vyi);
return acx/m;
}
double accy(double vxi){
double acy(q*E - q*B(x)*vxi);
return acy/m;
}
public:
// Constructeur
Engine(ConfigFile configFile)
{
// Stockage des parametres de simulation dans les attributs de la classe
tfin = configFile.get<double>("tfin");
nsteps = configFile.get<unsigned int>("nsteps");
dt = tfin / nsteps;
m = configFile.get<double>("m");
q = configFile.get<double>("q");
B0 = configFile.get<double>("B0");
Kappa = configFile.get<double>("Kappa");
E = configFile.get<double>("E");
x0 = configFile.get<double>("x0");
y0 = configFile.get<double>("y0");
vx0 = configFile.get<double>("vx0");
vy0 = configFile.get<double>("vy0");
sampling = configFile.get<unsigned int>("sampling");
// Ouverture du fichier de sortie
outputFile = new ofstream(configFile.get<string>("output").c_str());
outputFile->precision(15); // Les nombres seront ecrits avec 15 decimales
};
// Destructeur virtuel
virtual ~Engine()
{
outputFile->close();
delete outputFile;
};
// Simulation complete
void run()
{
t = 0.;
x = x0;
y = y0;
vx = vx0;
vy = vy0;
last = 0;
printOut(true);
for(unsigned int i(0); i<nsteps; ++i)
{
step();
t += dt;
printOut(false);
}
printOut(true);
};
};
class EngineEuler: public Engine
{
public:
EngineEuler(ConfigFile configFile): Engine(configFile) {}
void step()
{
double acx(accx(vy)),acy(accy(vx)); // Le programme prends les valeurs d'accèleration de la superclasse
// On extrait ici ces valeur car l'accèleration doit être connue avant modification de la vitesse
x+= dt*vx;
vx+= dt*acx;
y+= dt*vy;
vy+= dt*acy;
}
};
class EngineEulerCromer: public Engine
{
public:
EngineEulerCromer(ConfigFile configFile): Engine(configFile) {}
void step()
{
vx+= dt*accx(vy);
vy+= dt*accy(vx);
x+= dt*vx;
y+= dt*vy;
}
};
class EngineRungeKutta2: public Engine
{
public:
EngineRungeKutta2(ConfigFile configFile): Engine(configFile) {}
void step()
{
double k1,k2,k3,k4; // variable avec lesquelles travailler
k1 = dt*vx;
k2 = dt*(vx + 0.5*k1);
k3 = dt*vy;
k4 = dt*(vy + 0.5*k3);
x += k2;
y += k4;
k1 = dt*accx(vy);
k2 = dt*accx(vy + 0.5*k1);
k3 = dt*accy(vx);
k4 = dt*accy(vx + 0.5*k3);
vx += k2;
vy += k4;
}
};
int main(int argc, char* argv[])
{
string inputPath("configuration.in"); // Fichier d'input par defaut
if(argc>1) // Fichier d'input specifie par l'utilisateur ("./Exercice2 config_perso.in")
inputPath = argv[1];
ConfigFile configFile(inputPath); // Les parametres sont lus et stockes dans une "map" de strings.
for(int i(2); i<argc; ++i) // Input complementaires ("./Exercice2 config_perso.in input_scan=[valeur]")
configFile.process(argv[i]);
// Schema numerique ("Euler"/"E", "EulerCromer"/"EC" ou "RungeKutta2"/"RK2")
string schema(configFile.get<string>("schema"));
Engine* engine;
if(schema == "Euler" || schema == "E")
{
engine = new EngineEuler(configFile);
}
else if(schema == "EulerCromer" || schema == "EC")
{
engine = new EngineEulerCromer(configFile);
}
else if(schema == "RungeKutta2" || schema == "RK2")
{
engine = new EngineRungeKutta2(configFile);
}
else
{
cerr << "Schema inconnu" << endl;
return -1;
}
engine->run();
delete engine;
cout << "Fin de la simulation." << endl;
return 0;
}
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