Added possibility of internal pegs. It can break the system however

Samo Penic

2016-07-11 e984829db39b2778e4f66c34524329ad09749c45

 src/energy.c

@@ -1,9 +1,19 @@
/* vim: set ts=4 sts=4 sw=4 noet : */
#include<stdlib.h>
#include "general.h"
#include "energy.h"
#include "vertex.h"
#include<math.h>
#include<stdio.h>


/** @brief Wrapper that calculates energy of every vertex in vesicle
 *  
 *  Function calculated energy of every vertex in vesicle. It can be used in
 *  initialization procedure or in recalculation of the energy after non-MCsweep *  operations. However, when random move of vertex or flip of random bond occur *  call to this function is not necessary nor recommended. 
 *  @param *vesicle is a pointer to vesicle.
 *  @returns TS_SUCCESS on success.
*/
ts_bool mean_curvature_and_energy(ts_vesicle *vesicle){

    ts_uint i;
@@ -19,16 +29,66 @@
    return TS_SUCCESS;
}

/** @brief Calculate energy of a bond (in models where energy is bond related)
 *
 *  This function is experimental and currently only used in polymeres calculation (PEGs or polymeres inside the vesicle).
 *
 *  @param *bond is a pointer to a bond between two vertices in polymere
 *  @param *poly is a pointer to polymere in which we calculate te energy of the bond
 *  @returns TS_SUCCESS on successful calculation
*/
inline ts_bool bond_energy(ts_bond *bond,ts_poly *poly){
//TODO: This value to be changed and implemented in data structure:
   ts_double d_relaxed=1.0;
   bond->energy=poly->k*pow(bond->bond_length-d_relaxed,2);
   return TS_SUCCESS;
};

/** @brief Calculation of energy of the vertex
 *  
 *  Main function that calculates energy of the vertex \f$i\f$. Nearest neighbors (NN) must be ordered in counterclockwise direction for this function to work.
 *  Firstly NNs that form two neighboring triangles are found (\f$j_m\f$, \f$j_p\f$ and common \f$j\f$). Later, the scalar product of vectors \f$x_1=(\mathbf{i}-\mathbf{j_p})\cdot (\mathbf{i}-\mathbf{j_p})(\mathbf{i}-\mathbf{j_p})\f$, \f$x_2=(\mathbf{j}-\mathbf{j_p})\cdot  (\mathbf{j}-\mathbf{j_p})\f$  and \f$x_3=(\mathbf{j}-\mathbf{j_p})\cdot (\mathbf{i}-\mathbf{j_p})\f$  are calculated. From these three vectors the \f$c_{tp}=\frac{1}{\tan(\varphi_p)}\f$ is calculated, where \f$\varphi_p\f$ is the inner angle at vertex \f$j_p\f$. The procedure is repeated for \f$j_m\f$ instead of \f$j_p\f$ resulting in \f$c_{tn}\f$.
 *  
\begin{tikzpicture}{
\coordinate[label=below:$i$] (i) at (2,0);
\coordinate[label=left:$j_m$] (jm) at (0,3.7);
\coordinate[label=above:$j$] (j) at (2.5,6.4);
\coordinate[label=right:$j_p$] (jp) at (4,2.7);

\draw (i) -- (jm) -- (j) -- (jp) -- (i) -- (j);

\begin{scope}
\path[clip] (jm)--(i)--(j);
\draw (jm) circle (0.8);
\node[right] at (jm) {$\varphi_m$};
\end{scope}

\begin{scope}
\path[clip] (jp)--(i)--(j);
\draw (jp) circle (0.8);
\node[left] at (jp) {$\varphi_p$};
\end{scope}

%%vertices
\draw [fill=gray] (i) circle (0.1);
\draw [fill=white] (j) circle (0.1);
\draw [fill=white] (jp) circle (0.1);
\draw [fill=white] (jm) circle (0.1);
%\node[draw,circle,fill=white] at (i) {};
\end{tikzpicture}

 * The curvature is then calculated as \f$\mathbf{h}=\frac{1}{2}\Sigma_{k=0}^{\mathrm{neigh\_no}} c_{tp}^{(k)}+c_{tm}^{(k)} (\mathbf{j_k}-\mathbf{i})\f$, where \f$c_{tp}^{(k)}+c_{tm}^k=2\sigma^{(k)}\f$ (length in dual lattice?) and the previous equation can be written as \f$\mathbf{h}=\Sigma_{k=0}^{\mathrm{neigh\_no}}\sigma^{(k)}\cdot(\mathbf{j}-\mathbf{i})\f$ (See Kroll, p. 384, eq 70).
 *
 * From the curvature the enery is calculated by equation \f$E=\frac{1}{2}\mathbf{h}\cdot\mathbf{h}\f$.
 * @param *vtx is a pointer to vertex at which we want to calculate the energy
 * @returns TS_SUCCESS on successful calculation.
*/
inline ts_bool energy_vertex(ts_vertex *vtx){
//    ts_vertex *vtx=&vlist->vertex[n]-1; // Caution! 0 Indexed value!
//    ts_triangle *tristar=vtx->tristar-1;
    //ts_vertex_data *data=vtx->data;
    ts_uint jj;
    ts_uint jjp,jjm;
    ts_vertex *j,*jp, *jm;
    ts_triangle *jt;
    ts_double s=0,xh=0,yh=0,zh=0,txn=0,tyn=0,tzn=0;
    ts_double s=0.0,xh=0.0,yh=0.0,zh=0.0,txn=0.0,tyn=0.0,tzn=0.0;
    ts_double x1,x2,x3,ctp,ctm,tot,xlen;
    ts_double h,ht;
    for(jj=1; jj<=vtx->neigh_no;jj++){
@@ -39,7 +99,6 @@
        j=vtx->neigh[jj-1];
        jp=vtx->neigh[jjp-1];
        jm=vtx->neigh[jjm-1];
//        printf("tristar_no=%u, neigh_no=%u, jj=%u\n",data->tristar_no,data->neigh_no,jj);
        jt=vtx->tristar[jj-1];
        x1=vtx_distance_sq(vtx,jp); //shouldn't be zero!
        x2=vtx_distance_sq(j,jp); // shouldn't be zero!
@@ -72,7 +131,9 @@
#endif
        tot=ctp+ctm;
        tot=0.5*tot;

        xlen=vtx_distance_sq(j,vtx);
/*
#ifdef  TS_DOUBLE_DOUBLE 
        vtx->bond[jj-1]->bond_length=sqrt(xlen); 
#endif
@@ -84,7 +145,7 @@
#endif

        vtx->bond[jj-1]->bond_length_dual=tot*vtx->bond[jj-1]->bond_length;

*/
        s+=tot*xlen;
        xh+=tot*(j->x - vtx->x);
        yh+=tot*(j->y - vtx->y);
@@ -118,7 +179,6 @@
        vtx->curvature=-sqrtl(h);
    }
#endif
// What is vtx->c?????????????? Here it is 0!
// c is forced curvature energy for each vertex. Should be set to zero for
// normal circumstances.
    vtx->energy=0.5*s*(vtx->curvature/s-vtx->c)*(vtx->curvature/s-vtx->c);