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!表題  eee_module テストプログラム
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!履歴  2008/05/05  竹広真一
!      2010/04/20  竹広真一  Helicity 計算バグフィックス
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program eee_test_EnergyHelicity

  use dc_message, only : MessageNotify
  use dc_test, only : AssertEqual
  use eee_module
  implicit none

 !---- 空間解像度設定 ----
  integer, parameter :: im=32, jm=64, km=32          ! 格子点の設定(X,Y,Z)
  integer, parameter :: lm=10, mm=21, nm=10          ! 切断波数の設定(X,Y,Z)

  integer, parameter :: im2=64, jm2=64, km2=64       ! 格子点の設定(X,Y,Z)
  integer, parameter :: lm2=21, mm2=21, nm2=21       ! 切断波数の設定(X,Y,Z)

 !---- 変数 ----
  real(8)  :: zyx_VelX(0:km-1,0:jm-1,0:im-1)    ! 格子データ(速度 X)
  real(8)  :: zyx_VelY(0:km-1,0:jm-1,0:im-1)    ! 格子データ(速度 Y)
  real(8)  :: zyx_VelZ(0:km-1,0:jm-1,0:im-1)    ! 格子データ(速度 Z)

  real(8)  :: zyx_VorX(0:km-1,0:jm-1,0:im-1)    ! 格子データ(渦度 X)
  real(8)  :: zyx_VorY(0:km-1,0:jm-1,0:im-1)    ! 格子データ(渦度 Y)
  real(8)  :: zyx_VorZ(0:km-1,0:jm-1,0:im-1)    ! 格子データ(渦度 Z)

  real(8)  :: eee_VorX(-nm:nm,-mm:mm,-lm:lm)    ! スペクトルデータ
  real(8)  :: eee_VorY(-nm:nm,-mm:mm,-lm:lm)    ! スペクトルデータ
  real(8)  :: eee_VorZ(-nm:nm,-mm:mm,-lm:lm)    ! スペクトルデータ

  real(8)  :: eee2_Zeta(-nm:nm,-mm:mm,-lm:lm,2) ! スペクトルデータx2

  real(8)  :: zyx_VelX2(0:km2-1,0:jm2-1,0:im2-1)    ! 格子データ(速度 X)
  real(8)  :: zyx_VelY2(0:km2-1,0:jm2-1,0:im2-1)    ! 格子データ(速度 Y)
  real(8)  :: zyx_VelZ2(0:km2-1,0:jm2-1,0:im2-1)    ! 格子データ(速度 Z)

  real(8)  :: zyx_VorX2(0:km2-1,0:jm2-1,0:im2-1)    ! 格子データ(渦度 X)
  real(8)  :: zyx_VorY2(0:km2-1,0:jm2-1,0:im2-1)    ! 格子データ(渦度 Y)
  real(8)  :: zyx_VorZ2(0:km2-1,0:jm2-1,0:im2-1)    ! 格子データ(渦度 Z)

  real(8)  :: eee_VorX2(-nm2:nm2,-mm2:mm2,-lm2:lm2)    ! スペクトルデータ
  real(8)  :: eee_VorY2(-nm2:nm2,-mm2:mm2,-lm2:lm2)    ! スペクトルデータ
  real(8)  :: eee_VorZ2(-nm2:nm2,-mm2:mm2,-lm2:lm2)    ! スペクトルデータ

  real(8)  :: eee2_Zeta2(-nm2:nm2,-mm2:mm2,-lm2:lm2,2) ! スペクトルデータx2

  real(8)            :: Energy, Helicity
  real(8)            :: EnergyHelicity(2)

 !---- 座標変数など ----
  real(8), parameter :: pi=3.1415926535897932385D0

  ! 判定誤差設定
  integer, parameter :: check_digits = 10
  integer, parameter :: ignore = -11

  integer :: l, m, n
  integer :: id1, id2

  call MessageNotify('M','eee_test_EnergyHelicity', &
       'eee_module Energy and Helicity calculation tests')

 !---------------- 座標値の設定 ---------------------
  call eee_initial(im,jm,km,lm,mm,nm,id1)
  call eee_initial(im2,jm2,km2,lm2,mm2,nm2,id2)

 !---------------- 速度・渦度の設定 ---------------------
!!$  write(6,*) '  Input wavenumbers of the grid data, l and m :'
!!$  read(5,*) l,m
  l = 2; m=-2
  n = -(l+m)
  write(6,*) '  l,m,n = ', l,m,n

  ! id1
  write(*,*) 'for id1'
  call eee_ChangeResolution(id1)

  zyx_VelX = cos(l*zyx_X)*sin(m*zyx_Y)*sin(n*zyx_Z)
  zyx_VelY = sin(l*zyx_X)*cos(m*zyx_Y)*sin(n*zyx_Z)
  zyx_VelZ = sin(l*zyx_X)*sin(m*zyx_Y)*cos(n*zyx_Z)

  zyx_VorX = (m-n)*sin(l*zyx_X)*cos(m*zyx_Y)*cos(n*zyx_Z)
  zyx_VorY = (n-l)*cos(l*zyx_X)*sin(m*zyx_Y)*cos(n*zyx_Z)
  zyx_VorZ = (l-m)*cos(l*zyx_X)*cos(m*zyx_Y)*sin(n*zyx_Z)

  eee_VorX = eee_zyx(zyx_VorX)
  eee_VorY = eee_zyx(zyx_VorY)
  eee_VorZ = eee_zyx(zyx_VorZ)

 !------------- 渦度 ζ への変換と Energy Helicity 計算 -----------------
  eee2_Zeta = eee2_ZetaFromVor_eee_eee_eee(eee_VorX,eee_VorY,eee_VorZ)
  EnergyHelicity = EnergyHelicityFromZeta_eee2(eee2_Zeta)

 !---------------- 格子点で Energy, Helicity の計算 ---------------------
  
  Energy = 0.5 * AvrZYX_zyx(zyx_VelX**2+zyx_VelY**2+zyx_VelZ**2)

  Helicity = AvrZYX_zyx(zyx_VelX*zyx_VorX +zyx_VelY*zyx_VorY + zyx_VelZ*zyx_VorZ)
  
 !---------------- 計算チェック ---------------------
  call AssertEqual(&
    message='Calculation of Energy',                            &
    answer = EnergyHelicity(1),                                 &
    check  = Energy,                                            &
    significant_digits = check_digits, ignore_digits = ignore   &
    )

  call AssertEqual(&
    message='Calculation of Helicity',                          &
    answer = EnergyHelicity(2),                                 &
    check  = Helicity,                                          &
    significant_digits = check_digits, ignore_digits = ignore   &
    )

 !---------------- 速度・渦度の設定 ---------------------
  ! id2
  write(*,*) 'for id2'
  call eee_ChangeResolution(id2)

  zyx_VelX2 = cos(l*zyx_X)*sin(m*zyx_Y)*sin(n*zyx_Z)
  zyx_VelY2 = sin(l*zyx_X)*cos(m*zyx_Y)*sin(n*zyx_Z)
  zyx_VelZ2 = sin(l*zyx_X)*sin(m*zyx_Y)*cos(n*zyx_Z)

  zyx_VorX2 = (m-n)*sin(l*zyx_X)*cos(m*zyx_Y)*cos(n*zyx_Z)
  zyx_VorY2 = (n-l)*cos(l*zyx_X)*sin(m*zyx_Y)*cos(n*zyx_Z)
  zyx_VorZ2 = (l-m)*cos(l*zyx_X)*cos(m*zyx_Y)*sin(n*zyx_Z)

  eee_VorX2 = eee_zyx(zyx_VorX2)
  eee_VorY2 = eee_zyx(zyx_VorY2)
  eee_VorZ2 = eee_zyx(zyx_VorZ2)

 !------------- 渦度 ζ への変換と Energy Helicity 計算 -----------------
  eee2_Zeta2 = eee2_ZetaFromVor_eee_eee_eee(eee_VorX2,eee_VorY2,eee_VorZ2)
  EnergyHelicity = EnergyHelicityFromZeta_eee2(eee2_Zeta2)

 !---------------- 格子点で Energy, Helicity の計算 ---------------------
  
  Energy = 0.5 * AvrZYX_zyx(zyx_VelX2**2+zyx_VelY2**2+zyx_VelZ2**2)

  Helicity = AvrZYX_zyx(zyx_VelX2*zyx_VorX2 +zyx_VelY2*zyx_VorY2 + zyx_VelZ2*zyx_VorZ2)
  

 !---------------- 計算チェック ---------------------
  call AssertEqual(&
    message='Calculation of Energy',                            &
    answer = EnergyHelicity(1),                                 &
    check  = Energy,                                            &
    significant_digits = check_digits, ignore_digits = ignore   &
    )

  call AssertEqual(&
    message='Calculation of Helicity',                          &
    answer = EnergyHelicity(2),                                 &
    check  = Helicity,                                          &
    significant_digits = check_digits, ignore_digits = ignore   &
    )

  call MessageNotify('M','eee_test_EnergyHelicity', &
       'eee_module Energy Helicity calulcation tests suceeded')

end program eee_test_EnergyHelicity