source: trunk/source/geometry/magneticfield/src/G4NystromRK4.cc @ 1340

Last change on this file since 1340 was 1340, checked in by garnier, 14 years ago

update ti head

File size: 7.9 KB
Line 
1//
2// ********************************************************************
3// * License and Disclaimer                                           *
4// *                                                                  *
5// * The  Geant4 software  is  copyright of the Copyright Holders  of *
6// * the Geant4 Collaboration.  It is provided  under  the terms  and *
7// * conditions of the Geant4 Software License,  included in the file *
8// * LICENSE and available at  http://cern.ch/geant4/license .  These *
9// * include a list of copyright holders.                             *
10// *                                                                  *
11// * Neither the authors of this software system, nor their employing *
12// * institutes,nor the agencies providing financial support for this *
13// * work  make  any representation or  warranty, express or implied, *
14// * regarding  this  software system or assume any liability for its *
15// * use.  Please see the license in the file  LICENSE  and URL above *
16// * for the full disclaimer and the limitation of liability.         *
17// *                                                                  *
18// * This  code  implementation is the result of  the  scientific and *
19// * technical work of the GEANT4 collaboration.                      *
20// * By using,  copying,  modifying or  distributing the software (or *
21// * any work based  on the software)  you  agree  to acknowledge its *
22// * use  in  resulting  scientific  publications,  and indicate your *
23// * acceptance of all terms of the Geant4 Software license.          *
24// ********************************************************************
25//
26//
27// $Id: G4NystromRK4.cc,v 1.9 2010/09/10 15:42:09 japost Exp $
28// GEANT4 tag $Name: field-V09-03-03 $
29//
30// History:
31// - Created:      I.Gavrilenko    15.05.2009   (as G4AtlasRK4)
32// - Adaptations:  J. Apostolakis  May-Nov 2009
33// -------------------------------------------------------------------
34
35#include "G4NystromRK4.hh"
36#include <iostream>
37
38//////////////////////////////////////////////////////////////////
39// Constructor - with optional distance ( has default value)
40//////////////////////////////////////////////////////////////////
41
42G4NystromRK4::G4NystromRK4(G4Mag_EqRhs* magEqRhs, G4double distanceConstField)
43  : G4MagIntegratorStepper(magEqRhs, 6),            // number of variables
44    m_fEq( magEqRhs ),
45    m_magdistance( distanceConstField ),
46    m_cof( 0.0 ),
47    m_mom( 0.0 ),
48    m_imom( 0.0 ),
49    m_cachedMom( false )
50{
51  m_fldPosition[0]  = m_iPoint[0] = m_fPoint[0] = m_mPoint[0] = 9.9999999e+99 ;
52  m_fldPosition[1]  = m_iPoint[1] = m_fPoint[1] = m_mPoint[1] = 9.9999999e+99 ;
53  m_fldPosition[2]  = m_iPoint[2] = m_fPoint[2] = m_mPoint[2] = 9.9999999e+99 ;
54  m_fldPosition[3]  = -9.9999999e+99;
55  m_lastField[0] = m_lastField[1] = m_lastField[2] = 0.0;
56
57  m_magdistance2 = distanceConstField*distanceConstField;
58}
59
60////////////////////////////////////////////////////////////////
61// Destructor
62////////////////////////////////////////////////////////////////
63
64G4NystromRK4::~G4NystromRK4()
65{
66}
67
68/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
69// Integration in one  step
70/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
71
72void 
73G4NystromRK4::Stepper
74(const G4double P[],const G4double dPdS[],G4double Step,G4double Po[],G4double Err[])
75{
76  G4double R[3] = {   P[0],   P[1] ,    P[2]};
77  G4double A[3] = {dPdS[0], dPdS[1], dPdS[2]};
78
79  m_iPoint[0]=R[0]; m_iPoint[1]=R[1]; m_iPoint[2]=R[2];
80
81  const G4double one_sixth= 1./6.;
82  G4double S  =     Step   ;
83  G4double S5 =  .5*Step   ;
84  G4double S4 = .25*Step   ;
85  G4double S6 =     Step * one_sixth;   // Step / 6.;
86
87
88  // John A  added, in order to emulate effect of call to changed/derived RHS
89  // m_mom   = sqrt(P[3]*P[3]+P[4]*P[4]+P[5]*P[5]);
90  // m_imom  = 1./m_mom;
91  // m_cof   = m_fEq->FCof()*m_imom;
92
93  // Point 1
94  //
95  G4double K1[3] = { m_imom*dPdS[3], m_imom*dPdS[4], m_imom*dPdS[5] };
96 
97  // Point2
98  //
99  G4double p[4] = {R[0]+S5*(A[0]+S4*K1[0]),
100                   R[1]+S5*(A[1]+S4*K1[1]),
101                   R[2]+S5*(A[2]+S4*K1[2]),
102                   P[7]                   }; 
103  getField(p);
104
105  G4double A2[3] = {A[0]+S5*K1[0],A[1]+S5*K1[1],A[2]+S5*K1[2]};
106  G4double K2[3] = {(A2[1]*m_lastField[2]-A2[2]*m_lastField[1])*m_cof,
107                    (A2[2]*m_lastField[0]-A2[0]*m_lastField[2])*m_cof,
108                    (A2[0]*m_lastField[1]-A2[1]*m_lastField[0])*m_cof};
109 
110  m_mPoint[0]=p[0]; m_mPoint[1]=p[1]; m_mPoint[2]=p[2];
111
112  // Point 3 with the same magnetic field
113  //
114  G4double A3[3] = {A[0]+S5*K2[0],A[1]+S5*K2[1],A[2]+S5*K2[2]};
115  G4double K3[3] = {(A3[1]*m_lastField[2]-A3[2]*m_lastField[1])*m_cof,
116                    (A3[2]*m_lastField[0]-A3[0]*m_lastField[2])*m_cof,
117                    (A3[0]*m_lastField[1]-A3[1]*m_lastField[0])*m_cof};
118 
119  // Point 4
120  //
121  p[0] = R[0]+S*(A[0]+S5*K3[0]);
122  p[1] = R[1]+S*(A[1]+S5*K3[1]);
123  p[2] = R[2]+S*(A[2]+S5*K3[2]);             
124
125  getField(p);
126 
127  G4double A4[3] = {A[0]+S*K3[0],A[1]+S*K3[1],A[2]+S*K3[2]};
128  G4double K4[3] = {(A4[1]*m_lastField[2]-A4[2]*m_lastField[1])*m_cof,
129                    (A4[2]*m_lastField[0]-A4[0]*m_lastField[2])*m_cof,
130                    (A4[0]*m_lastField[1]-A4[1]*m_lastField[0])*m_cof};
131 
132  // New position
133  //
134  Po[0] = P[0]+S*(A[0]+S6*(K1[0]+K2[0]+K3[0]));
135  Po[1] = P[1]+S*(A[1]+S6*(K1[1]+K2[1]+K3[1]));
136  Po[2] = P[2]+S*(A[2]+S6*(K1[2]+K2[2]+K3[2]));
137
138  m_fPoint[0]=Po[0]; m_fPoint[1]=Po[1]; m_fPoint[2]=Po[2];
139
140  // New direction
141  //
142  Po[3] = A[0]+S6*(K1[0]+K4[0]+2.*(K2[0]+K3[0]));
143  Po[4] = A[1]+S6*(K1[1]+K4[1]+2.*(K2[1]+K3[1]));
144  Po[5] = A[2]+S6*(K1[2]+K4[2]+2.*(K2[2]+K3[2]));
145
146  // Errors
147  //
148  Err[3] = S*std::fabs(K1[0]-K2[0]-K3[0]+K4[0]);
149  Err[4] = S*std::fabs(K1[1]-K2[1]-K3[1]+K4[1]);
150  Err[5] = S*std::fabs(K1[2]-K2[2]-K3[2]+K4[2]);
151  Err[0] = S*Err[3]                       ;
152  Err[1] = S*Err[4]                       ;
153  Err[2] = S*Err[5]                       ;
154  Err[3]*= m_mom                          ;
155  Err[4]*= m_mom                          ;
156  Err[5]*= m_mom                          ;
157
158  // Normalize momentum
159  //
160  G4double normF = m_mom/std::sqrt(Po[3]*Po[3]+Po[4]*Po[4]+Po[5]*Po[5]);
161  Po [3]*=normF; Po[4]*=normF; Po[5]*=normF; 
162
163  // Pass Energy, time unchanged -- time is not integrated !!
164  Po[6]=P[6]; Po[7]=P[7];
165}
166
167
168/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
169// Estimate the maximum distance from the curve to the chord
170/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
171
172G4double
173G4NystromRK4::DistChord() const 
174{
175  G4double ax = m_fPoint[0]-m_iPoint[0]; 
176  G4double ay = m_fPoint[1]-m_iPoint[1]; 
177  G4double az = m_fPoint[2]-m_iPoint[2];
178  G4double dx = m_mPoint[0]-m_iPoint[0]; 
179  G4double dy = m_mPoint[1]-m_iPoint[1]; 
180  G4double dz = m_mPoint[2]-m_iPoint[2];
181  G4double d2 = (ax*ax+ay*ay+az*az)    ; 
182
183  if(d2!=0.) {
184    G4double  s = (ax*dx+ay*dy+az*dz)/d2;
185    dx         -= (s*ax)                ;
186    dy         -= (s*ay)                ;
187    dz         -= (s*az)                ;
188  }
189  return std::sqrt(dx*dx+dy*dy+dz*dz);
190}
191
192/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
193// Derivatives calculation - caching the momentum value
194/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
195
196void 
197G4NystromRK4::ComputeRightHandSide(const G4double P[],G4double dPdS[])
198{
199  G4double P4vec[4]= { P[0], P[1], P[2], P[7] }; // Time is P[7]
200  getField(P4vec);
201  m_mom   = std::sqrt(P[3]*P[3]+P[4]*P[4]+P[5]*P[5])     ; 
202  m_imom  = 1./m_mom                                ;
203  m_cof   = m_fEq->FCof()*m_imom                    ;
204  m_cachedMom = true                                ; // Caching the value
205  dPdS[0] = P[3]*m_imom                             ; // dx /ds
206  dPdS[1] = P[4]*m_imom                             ; // dy /ds
207  dPdS[2] = P[5]*m_imom                             ; // dz /ds
208  dPdS[3] = m_cof*(P[4]*m_lastField[2]-P[5]*m_lastField[1]) ; // dPx/ds
209  dPdS[4] = m_cof*(P[5]*m_lastField[0]-P[3]*m_lastField[2]) ; // dPy/ds
210  dPdS[5] = m_cof*(P[3]*m_lastField[1]-P[4]*m_lastField[0]) ; // dPz/ds
211}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.