FDTD_language_comparison_function.jl

# 二次元音響FDTD速度比較 by Yoshiki NAGATANI 20180827 (https://ultrasonics.jp/nagatani/fdtd/)

using Printf

NX = 300								# 空間セル数 X [pixels]
NY = 400								# 空間セル数 Y [pixels]

dx = 0.01								# 空間刻み [m]
dt = 20.0e-6							# 時間刻み [s]

Nstep = 1000								# 計算ステップ数 [回]

freq = 1.0e3							# 初期波形の周波数 [Hz]

ρ = 1.3								# 密度ρ [kg/m^3]
κ = 142.0e3							# 体積弾性率κ [Pa]

Vx = zeros(Float64, NX+1,NY  )			# x方向粒子速度 [m/s]
Vy = zeros(Float64, NX,  NY+1)			# y方向粒子速度 [m/s]
P  = zeros(Float64, NX,  NY  )			# 音圧 [Pa]


# 関数 ############################################################
# 粒子速度の更新
function UpdateV()
	Vx[2:NX,:] = Vx[2:NX,:] - dt / (ρ * dx) * ( P[2:NX,:] - P[1:NX-1,:] );
	Vy[:,2:NY] = Vy[:,2:NY] - dt / (ρ * dx) * ( P[:,2:NY] - P[:,1:NY-1] );
end

# 音圧の更新
function UpdateP()
	P[1:NX,1:NY] = P[1:NX,1:NY] - ( κ * dt / dx ) * ( ( Vx[2:NX+1,:] - Vx[1:NX,:] ) + ( Vy[:,2:NY+1] - Vy[:,1:NY] ) );
end


# 事前準備 #########################################################
waveformfile = open("waveform.txt", "w")

# メインループ #########################################################
for n = 0:Nstep

	# 更新（ここが FDTD の本体）
	# 粒子速度の更新
	UpdateV();
	# 音圧の更新
	UpdateP();

	# 初期波形を準備（正弦波×１波 with ハン窓）
	if n < (1.0/freq)/dt
		sig = (1.0-cos(2.0*pi*freq*n*dt))/2.0 * sin(2.0*pi*freq*n*dt)
	else
		sig = 0.0
	end

	# 音源
	P[Int32(floor(NX/4+1)),Int32(floor(NY/3+1))] = sig

	# 波形ファイル出力（時刻, 音源, 中央点の音圧）
	write(waveformfile,"$(dt*n)\t$sig\t$(P[Int32(floor(NX/2+1)),Int32(floor(NY/2+1))])\n")
	@printf("%5d / %5d\r", n, Nstep);

	# 音圧分布ファイル出力（50ステップ毎）
	if n % 50 == 0
		fieldfilename = @sprintf("field%06d.txt",n)
		fieldfile = open(fieldfilename,"w")
		for i=1:NX
			for j=1:NY
				write(fieldfile,"$(P[i,j])\t")
			end
			write(fieldfile,"\n")
		end
		close(fieldfile)
	end
end

# 事後処理 #########################################################
close(waveformfile)