5.7 データ作成ライブラリ

本プログラムにはデータ作成ライブラリが添付しています。
これはC言語のプログラムを作成して入力データを出力するためのライブラリです。
以下のような用途に使用します。

1. データの数が多く規則的であるとき
2. 座標値が互いに関連しており一か所を変えるとたくさんのデータが連動して変わるとき
3. パラメーターを変えて繰り返し計算するとき

ファイル構成

datalibフォルダにデータ作成ライブラリのソースコード(ofd_datalib.c) とヘッダーファイル(ofd_datalib.h)があります。
ユーザーがプログラムを作成するときはofd_datalib.hをincludeし、 コンパイル時にofd_datalib.cを追加してください。

関数一覧

表5-7-1に関数一覧を示します。
関数については以下の規則があります。

1. 関数名はすべて小文字で"ofd_"で始まります。
2. 引数のうち実数はすべてdoubleです。
3. 単位はすべてMKSA単位系です。
4. 関数の呼び出し順は、最初がofd_init、最後がofd_outdataです。 関数2～10はofd_initとその他の関数の間に呼ぶ必要があります。 その他の関数の呼び出し順は任意ですが、表の順に呼ぶことを推奨します。
5. 必須関数とオプション関数があります。必須関数は濃い色で表示しています。 オプション関数を呼び出さないときは既定値が設定されます。
6. 複数回呼び出すことができる関数があります。そのときは複数個のデータが出力されます。
7. 一度だけ呼び出せばよい関数を複数回呼び出したときは最後の呼び出しが有効になります。
8. 引数にダミーとある所は適当な数値(例えば0)を入力してください。

メッシュデータについての注意事項

メッシュデータはX方向、Y方向、Z方向から成り、それぞれ1個以上の区間から成ります。
それらを入力するには例えばX方向については、 ofd_xsection1とofd_xdivision1を組み合わせるか、 ofd_xsectionとofd_xdivisionを使用するかの2通りがあります。 これらはどちらか一方が有効です。
前者では区間の数だけofd_xsection1とofd_xdivision1を呼び出し、 最後にofd_xsection1で終わります。
後者ではofd_xsectionとofd_xdivisionを一回呼び出します。
なお、後者では引数の数が可変になります。 可変個の引数に数値を直接代入するときは整数(int)であるか実数(double)であるかわかるように入力する必要があります。 整数は例えば"1"となります。 実数は例えば"1.0", "1e-3", "1.0e-3"となります。

サンプルプログラム

リスト5-7-1にデータ作成ライブラリを使用したサンプルプログラムを示します。

リスト5-7-1 データ作成ライブラリ用サンプルプログラム

/*
sample1.c

OpenFDTDデータ作成ライブラリ、サンプルプログラム No.1

コンパイル+実行:
Windows + VC++:
> cl.exe /O2 sample1.c ofd_datalib.c
> sample1.exe
Linux + gcc:
$ gcc -O sample1.c ofd_datalib.c -o sample1
$ ./sample1
*/

#include "ofd_datalib.h"

int main(void)
{
	// initialize

	ofd_init();

	// title

	ofd_title("sample1");

	// mesh

	ofd_xsection(2, -75e-3, +75e-3);
	ofd_xdivision(1, 30);

	ofd_ysection(2, -75e-3, +75e-3);
	ofd_ydivision(1, 30);

	ofd_zsection(4, -75e-3, -25e-3, +25e-3, +75e-3);
	ofd_zdivision(3, 10, 11, 10);

	// material

	ofd_material(2.0, 0.0, 1.0, 0.0, "");

	// geometry

	ofd_geometry(1, 1, 0e-3, 0e-3, 0e-3, 0e-3, -25e-3, +25e-3);

	// feed

	ofd_feed('Z', 0e-3, 0e-3, 0e-3, 1, 0, 50);
	//ofd_rfeed(10);

	// ABC

	//ofd_pml(5, 2, 1e-5);

	// frequency

	ofd_frequency1(2e9, 3e9, 10);
	ofd_frequency2(3e9, 3e9, 0);

	// solver

	ofd_solver(1000, 100, 1e-3);

	// iteration

	ofd_plotiter(1);

	// waveform and spectrum

	//ofd_plotfeed(1);
	//ofd_plotpoint(1);

	// frequency char.s

	ofd_plotsmith();
	ofd_plotzin(1, 0, 0, 0);
	ofd_plotyin(1, 0, 0, 0);
	ofd_plotref(1, 0, 0, 0);
	//ofd_plotfar0d(90, 0, 1, 0, 0, 0);

	// far-1d

	ofd_plotfar1d('X', 72, 0);

	// far-2d

	ofd_plotfar2d(18, 36);

	// near-1d

	ofd_plotnear1d("E", 'Z', 30e-3, 0e-3);

	// near-2d

	ofd_plotnear2d("E", 'X', 30e-3);

	// output options

	//ofd_far1dstyle(1);
	//ofd_far1dcomponent(1, 0, 0);
	//ofd_far1ddb(1);
	//ofd_far1dnorm(1);
	//ofd_far1dscale(-30, +10, 4);
	//ofd_far2dcomponent(1, 0, 0, 0, 0, 0,0);
	//ofd_far2ddb(1);
	//ofd_far2dscale(-30, +10);
	//ofd_far2dobj(0.5);
	//ofd_near1ddb(1);
	//ofd_near1dscale(-30, +10, 4);
	//ofd_near2ddim(1, 1);
	//ofd_near2ddb(1);
	//ofd_near2dscale(-30, +10);
	//ofd_near2dcontour(0);
	//ofd_near2dobj(1);
	//ofd_near2dzoom(-50e-3, +50e-3, -50e-3, +50e-3);

	// output

	ofd_outdata("sample1.ofd");

	return 0;
}

コンパイル・実行方法

データ作成ライブラリを使用したソースコードをコンパイル・実行する方法は以下の通りです。

Windows+VC++の場合

> cl.exe /O2 sample1.c ofd_datalib.c
> sample1.exe

Linux+gccの場合

$ gcc -O sample1.c ofd_datalib.c -o sample1
$ ./sample1

リスト5-7-2 データ作成ライブラリのサンプルデータ

OpenFDTD 4 3
title = sample1
xmesh = -0.075 30 0.075
ymesh = -0.075 30 0.075
zmesh = -0.075 10 -0.025 11 0.025 10 0.075
material = 1 2 0 1 0
geometry = 1 1 0 0 0 0 -0.025 0.025
feed = Z 0 0 0 1 0 50
frequency1 = 2e+09 3e+09 10
frequency2 = 3e+09 3e+09 0
solver = 1000 100 0.001
plotiter = 1
plotfeed = 0
plotpoint = 0
plotsmith = 1
plotzin = 1
plotyin = 1
plotref = 1
plotfar1d = X 72
far1dstyle = 0
far1dcomponent = 1 0 0
far1ddb = 1
plotfar2d = 18 36
far2dcomponent = 1 0 0 0 0 0 0
far2ddb = 1
far2dobj = 0.5
plotnear1d = E Z 0.03 0
near1ddb = 0
plotnear2d = E X 0.03
near2ddim = 1 1
near2ddb = 0
near2dcontour = 0
near2dobj = 1
end

バッチ処理

データ作成ライブラリを使用すると、 パラメーターを変えて複数回の計算をバッチ処理することができます。
リスト5-7-3にサンプルプログラムを示します。
ダイポールアンテナと反射板の距離を変えながら繰り返し計算を行っています。
計算を実行するにはシステム関数"system"を使用します。
図形出力ファイル"ev.ev2"とログファイル"ofd.log"を一つのファイルに結合しています。
実行プログラムのオプションと出力ファイルの処理は適当に変更してください。

リスト5-7-3 バッチ処理用サンプルプログラム

/*
sample2.c

OpenFDTDデータ作成ライブラリ、サンプルプログラム No.2

コンパイル+実行:
Windows + VC++:
> cl.exe /O2 sample2.c ofd_datalib.c
> sample2.exe
Linux + gcc:
$ gcc -O sample2.c ofd_datalib.c -o sample2
$ ./sample2
*/

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "ofd_datalib.h"

int main(void)
{
	double x1, x2;
	double y1, y2, y3;
	double z0, z1, z2, z3, z4, z5;
	char   str[BUFSIZ], cmd[BUFSIZ];
	const double d = 5e-3;		// cell size
	const int    oc = 5;		// outer cells
	const char name[] = "sample2";

	// delete output file

	sprintf(str, "%s.log", name);
	remove(str);

#ifdef _WIN32
	sprintf(str, "%s.ev2", name);
	remove(str);
#endif

	// loop

	for (int loop = 1; loop <= 5; loop++) {

		// initialize

		ofd_init();

		// title

		sprintf(str, "%s_%03d", name, loop);
		ofd_title(str);

		// mesh

		x1 = -(3 + loop) * d;
		x2 = 0e-3;
		ofd_xsection(4, x1 - (oc * d), x1, x2, x2 + (oc * d));
		ofd_xdivision(3, oc, NINT(x2 - x1, d), oc);

		y1 = -50e-3;
		y2 = 0e-3;
		y3 = +50e-3;
		ofd_ysection(5, y1 - (oc * d), y1, y2, y3, y3 + (oc * d));
		ofd_ydivision(4, oc, NINT(y2 - y1, d), NINT(y3 - y2, d), oc);

		z0 = -75e-3;
		z1 = -50e-3;
		z2 = -25e-3;
		z3 = +25e-3;
		z4 = +50e-3;
		z5 = +75e-3;
		ofd_zsection(6, z0, z1, z2, z3, z4, z5);
		ofd_zdivision(5, 5, 5, 11, 5, 5);

		// geometry

		ofd_geometry(1, 1, x2, x2, y2, y2, z2, z3);

		ofd_geometry(1, 1, x1, x1, y1, y3, z1, z4);

		// feed

		ofd_feed('Z', x2, y2, 0e-3, 1, 0, 50);

		// frequency

		ofd_frequency1(2e9, 3e9, 10);
		ofd_frequency2(3e9, 3e9, 0);

		// solver

		ofd_solver(1000, 100, 1e-3);

		// far1d field

		ofd_plotfar1d('Z', 72, 0);

		// output

		sprintf(str, "%s_%03d.ofd", name, loop);
		ofd_outdata(str);

		// solver, post, append result

#ifdef _WIN32
		sprintf(cmd, "ofd.exe -n 4 %s", str);
		system(cmd);

		sprintf(cmd, "ofd_post.exe -n 4 %s", str);
		system(cmd);

		sprintf(cmd, "type ofd.log >> %s.log", name);
		system(cmd);

		sprintf(cmd, "type ev.ev2 >> %s.ev2", name);
		system(cmd);
#else
		sprintf(cmd, "./ofd -n 4 %s", str);
		system(cmd);

		sprintf(cmd, "./ofd_post -n 4 -html %s", str);
		system(cmd);

		sprintf(cmd, "cat ofd.log >> %s.log", name);
		system(cmd);

		sprintf(str, "%s_%03d.htm", name, loop);
		remove(str);
		rename("ev2d.htm", str);
#endif
	}

	return 0;
}