[wavesurfer]

 ArrayOperators.f90 (10.1K)
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在时域和频域水动力数值计算程序的开发中，向量点乘叉乘；向量的旋转；Motion的转换；求单位向量、切向量、法向量等等都需要做向量运算。特别是用Morison公式算Morison单元和锚链有限元线单元上的力，向量运算是必不可少的。最近有机会接触一些时域全耦合分析的源程序，感觉有必要把三维向量的计算都定义成标准的运算符，以便简化程序，而且使源程序的可读性大大提高。附件是我自己为此写的一个FORTRAN程序模块。与大家分享，并欢迎补充讨论。

这个程序就是一个FORTRAN MODULE。名字是ArrayOperations。考虑到使用方便和简化，没有定义一个专门的向量类来实现这个功能。三维向量就用长度为3的一维数组来表示，以便与其他子程序里表示矩阵的数组自由运算。所以这相当于FORTRAN数组操作的延伸，只是这里强调的功能是三维向量运算。这个程序模块是通用的，任何FORTRAN子程序只要需要用到这里定义的运算符就可以在程序开始加一个USE ARRAYOPERATIONS就可以用了。需要注意的是FORTRAN里用户自定义运算符具有最低优先级，所以在程序里使用的时候要注意优先级。如果对优先级没把握，最好把自定义的运算括起来。

下面简单解释一下定义了的运算符。其中有的矩阵运算符在求Morison单元的附加质量矩阵和阻尼矩阵的时候比较有用。

1、 点乘：.dot.
任何两个实型或复数型向量的点乘。用法：A(1:3).dot.B(1:3)

2、 叉乘：.X.
任何两个实型或复数型向量的叉乘。用法：A(1:3).X.B(1:3)

3、 叉乘矩阵：.crossmat.
当一个向量叉乘另一个向量的时候，前一个向量连同叉乘符号可以写成一个3x3的矩阵。这个矩阵乘后面的向量也可以得到叉乘的结果。用法：.crossmat.A(1:3)

4、 Motion转换：.trans.
把实型或复型的6自由度Motion从一个点转换到另一点，得到该点3个平动自由度的Motion。用法：R(1:3).trans.Zeta(1:6)，R是两点间的矢量。

5、求模：.mod.
求矢量的模。用法：.mod.V(1:3)

6、单位向量：.unit.
求沿某矢量的单位向量。用法：.unit.V(1:3)

7、切向量：.tang.
求一矢量沿另一矢量的切向分量。用法：V1(1:3).tang.V2(1:3)

8、切向量矩阵：.tangmat.
得到求其他矢量沿某矢量的切向分量的转换矩阵(3X3)。用法：.tangmat.V2(1:3)

9、法向量：.norm.
求一矢量沿另一矢量的法向分量。用法：V1(1:3).norm.V2(1:3)

10、法向量矩阵：.normmat.
得到求其他矢量沿某矢量的法向分量的转换矩阵(3X3)。用法：.normmat.V2(1:3)

11、motion转换矩阵：.transmat.
得到把6自由度motion转换到另一点的转换矩阵(3X6)。用法: .transmat.R(1:3)

12、矢量旋转: .rota.
矢量由于物体的转动运动所产生的旋转（到全局坐标）。这里是通常的线性计算。用法：R(1:3).rota.Zeta(4:6)

13、矢量由全局坐标转到局部坐标: .rotGL.
矢量由于物体的转动运动所产生的旋转。矢量由全局坐标转到局部坐标。这里是非线性计算。用法：R(1:3).rotGL.Zeta(4:6)

14、矢量由局部坐标转到全局坐标: .rotLG.
矢量由于物体的转动运动所产生的旋转。矢量由局部坐标转到全局坐标。这里是非线性计算。用法：R(1:3).rotLG.Zeta(4:6)

[shaopizi]

赞wavesurfer 的无私分享。 :support:
写大型程序时用预先定义的operator是一件很爽的事情。。。

[candit]

This is really helpful when developing ship hydrodynamics and dynamics codes..
Thanks for sharing...

[unpoisson]

谢谢分享。
这个要顶.

[coder]

引用框（wavesurfer ＠ 01-06-2011 - 14:09）

ArrayOperators.f90

在时域和频域水动力数值计算程序的开发中，向量点乘叉乘；向量的旋转；Motion的转换；求单位向量、切向量、法向量等等都需要做向量运算。特别是用Morison公式算Morison单元和锚链有限元线单元上的力，向量运算是必不可少的。最近有机会接触一些时域全耦合分析的源程序，感觉有必要把三维向量的计算都定义成标准的运算符，以便简化程序，而且使源程序的可读性大大提高。附件是我自己为此写的一个FORTRAN程序模块。与大家分享，并欢迎补充讨论。

这个程序就是一个FORTRAN MODULE。名字是ArrayOperations。考虑到使用方便和简化，没有定义一个专门的向量类来实现这个功能。三维向量就用长度为3的一维数组来表示，以便与其他子程序里表示矩阵的数组自由运算。所以这相当于FORTRAN数组操作的延伸，只是这里强调的功能是三维向量运算。这个程序模块是通用的，任何FORTRAN子程序只要需要用到这里定义的运算符就可以在程序开始加一个USE ARRAYOPERATIONS就可以用了。需要注意的是FORTRAN里用户自定义运算符具有最低优先级，所以在程序里使用的时候要注意优先级。如果对优先级没把握，最好把自定义的运算括起来。

下面简单解释一下定义了的运算符。其中有的矩阵运算符在求Morison单元的附加质量矩阵和阻尼矩阵的时候比较有用。

1、 点乘：.dot.
任何两个实型或复数型向量的点乘。用法：A(1:3).dot.B(1:3)

2、 叉乘：.X.
任何两个实型或复数型向量的叉乘。用法：A(1:3).X.B(1:3)

3、 叉乘矩阵：.crossmat.
当一个向量叉乘另一个向量的时候，前一个向量连同叉乘符号可以写成一个3x3的矩阵。这个矩阵乘后面的向量也可以得到叉乘的结果。用法：.crossmat.A(1:3)

4、 Motion转换：.trans.
把实型或复型的6自由度Motion从一个点转换到另一点，得到该点3个平动自由度的Motion。用法：R(1:3).trans.Zeta(1:6)，R是两点间的矢量。

5、求模：.mod.
求矢量的模。用法：.mod.V(1:3)

6、单位向量：.unit.
求沿某矢量的单位向量。用法：.unit.V(1:3)

7、切向量：.tang.
求一矢量沿另一矢量的切向分量。用法：V1(1:3).tang.V2(1:3)

8、切向量矩阵：.tangmat.
得到求其他矢量沿某矢量的切向分量的转换矩阵(3X3)。用法：.tangmat.V2(1:3)

9、法向量：.norm.
求一矢量沿另一矢量的法向分量。用法：V1(1:3).norm.V2(1:3)

10、法向量矩阵：.normmat.
得到求其他矢量沿某矢量的法向分量的转换矩阵(3X3)。用法：.normmat.V2(1:3)

11、motion转换矩阵：.transmat.
得到把6自由度motion转换到另一点的转换矩阵(3X6)。用法: .transmat.R(1:3)

12、矢量旋转: .rota.
矢量由于物体的转动运动所产生的旋转（到全局坐标）。这里是通常的线性计算。用法：R(1:3).rota.Zeta(4:6)

13、矢量由全局坐标转到局部坐标: .rotGL.
矢量由于物体的转动运动所产生的旋转。矢量由全局坐标转到局部坐标。这里是非线性计算。用法：R(1:3).rotGL.Zeta(4:6)

14、矢量由局部坐标转到全局坐标: .rotLG.
矢量由于物体的转动运动所产生的旋转。矢量由局部坐标转到全局坐标。这里是非线性计算。用法：R(1:3).rotLG.Zeta(4:6)

哈哈，赞设计思想