-- FreeFem++ v4.14 (mer. 06 mars 2024 16:59:04 CET - git v4.14-1-g2b2052ae) file : chemotaxis.edp Load: lg_fem lg_mesh lg_mesh3 eigenvalue 1 : // chemotaxis.edp 2 : // 3 : // Discussion: 4 : // 5 : // Chemotaxis model for biological pattern generation. 6 : // 7 : // Licensing: 8 : // 9 : // This code is distributed under the MIT license. 10 : // 11 : // Modified: 12 : // 13 : // 16 May 2015 14 : // 15 : // Author: 16 : // 17 : // Florian De Vuyst 18 : // 19 : // Reference: 20 : // 21 : // Florian De Vuyst, 22 : // Numerical modeling of transport problems using freefem++ software - 23 : // with examples in biology, CFD, traffic flow and energy transfer, 24 : // HAL id: cel-00842234 25 : // https://cel.archives-ouvertes.fr/cel-00842234 26 : // 27 : cout << "\n"; 28 : cout << "chemotaxis():\n"; 29 : cout << " FreeFem++ version\n"; 30 : cout << " Model the motion of cells under the influence o ... : f an attractant.\n"; 31 : // 32 : // Parameter definition 33 : // 34 : real r = 38.05; 35 : real alpha = 285; 36 : real rhoinf =1; 37 : real D = 0.25; 38 : real s = 1; 39 : 40 : real dt = 0.05; 41 : // 42 : // Define the mesh and plot it. 43 : // 44 : real Lx = 3.5; 45 : real Ly = 4; 46 : 47 : mesh Th = square ( 40, 40, [Lx*x, Ly*y] ); 48 : 49 : plot ( Th, wait = false, ps = "chemotaxis_mesh.ps" ); 50 : // 51 : // Define the finite element spaces. 52 : // 53 : fespace Vh(Th, P1); 54 : Vh rho; 55 : Vh rhoold; 56 : Vh rhotest; 57 : Vh u1; 58 : Vh u2; 59 : Vh output; 60 : Vh sigma; 61 : Vh sigmaold; 62 : Vh sigmatest; 63 : 64 : fespace Wh(Th, P2); 65 : Wh c; 66 : Wh cold; 67 : Wh ctest; 68 : // 69 : // Start from the unstable constant state. 70 : // 71 : rho = rhoinf; 72 : rhoold = rho; 73 : c = rhoinf/(1+rhoinf); 74 : cold=c; 75 : u1 = alpha * dx(c); 76 : u2 = alpha * dy(c); 77 : // 78 : // Define the weak form of the equation for the density. 79 : // 80 : problem step1(rho, rhotest) = 81 : int2d(Th)(rho*rhotest /dt) 82 : - int2d(Th)( convect([u1,u2], -dt, rhoold)*rhotest /dt) 83 : + int2d(Th)(D*dx(rho)*dx(rhotest)+D*dy(rho)*dy(rhotest)) 84 : - int2d(Th)(r*s*rhoold*rhoinf*rhotest) 85 : + int2d(Th)(r*s*rhoold*rho*rhotest); 86 : // 87 : // Define the weak form of the equation for sigma and c. 88 : // 89 : problem step2([sigma, c], [sigmatest, ctest]) = 90 : int2d(Th)( sigma*sigmatest /dt) 91 : - int2d(Th)( sigmaold*sigmatest /dt) 92 : - int2d(Th)(alpha*dx(c)*dx(sigmatest)+alpha*dy(c)*dy(sigmatest)) 93 : + int2d(Th)(c*ctest /dt) 94 : - int2d(Th)(cold*ctest /dt) 95 : + int2d(Th)(dx(c)*dx(ctest) + dy(c)*dy(ctest)) 96 : - int2d(Th)(s*rho/(1+rho)*ctest) 97 : + int2d(Th)(s*c*ctest); 98 : 99 : for ( int it = 0; it < 200; it++ ) 100 : { 101 : cout << "it = " << it << endl; 102 : // 103 : // Step 1 104 : // 105 : step1; 106 : rhoold = rho; 107 : sigmaold = log(rhoold); 108 : // 109 : // Step 2 110 : // 111 : step2; 112 : u1 = alpha * dx(c); 113 : u2 = alpha * dy(c); 114 : rho = exp ( sigma ); 115 : rhoold = rho; 116 : cold = c; 117 : 118 : if ( ( it % 10 ) == 0 && 0 ) 119 : { 120 : plot ( c, nbiso = 60, value = true, wait = true ); 121 : } 122 : 123 : if ( ( it % 10 ) == 0 ) 124 : { 125 : plot ( rho, nbiso = 40, grey = false, fill = true, value = true, 126 : wait = false ); 127 : } 128 : } 129 : 130 : cout << "cmin = " << c[].min << " cmax = " << c[].max << endl; 131 : cout << "rhomin = " << rho[].min << " rhomax = " << rho[].max << endl; 132 : 133 : plot( rho, nbiso = 60, grey = true, fill = true, value = false, wait = false, 134 : ps = "chemotaxis_rho.ps" ); 135 : 136 : plot ( c, nbiso = 60, grey = true, fill = true, value = false, wait = false, 137 : ps = "chemotaxis_c.ps"); 138 : // 139 : // Terminate. 140 : // 141 : cout << "\n"; 142 : cout << "chemotaxis():\n"; 143 : cout << " Normal end of execution.\n"; 144 : 145 : exit ( 0 ); 146 : sizestack + 1024 =8560 ( 7536 ) chemotaxis(): FreeFem++ version Model the motion of cells under the influence of an attractant. -- Square mesh : nb vertices =1681 , nb triangles = 3200 , nb boundary edges 160 it = 0 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.09645e-11 max 8.49687e-12 min 0.5 max 0.5 it = 1 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.25804e-12 max 1.00353e-11 min 0.5 max 0.5 it = 2 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.22217e-12 max 1.29944e-11 min 0.5 max 0.5 it = 3 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.86956e-12 max 1.29163e-11 min 0.5 max 0.5 it = 4 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.76871e-12 max 1.41715e-11 min 0.5 max 0.5 it = 5 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.37641e-11 max 1.60135e-11 min 0.5 max 0.5 it = 6 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.13066e-11 max 1.81298e-11 min 0.5 max 0.5 it = 7 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.23227e-11 max 2.17422e-11 min 0.5 max 0.5 it = 8 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.59686e-11 max 2.55089e-11 min 0.5 max 0.5 it = 9 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.89316e-11 max 2.9747e-11 min 0.5 max 0.5 it = 10 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.17559e-11 max 4.36924e-11 min 0.5 max 0.5 it = 11 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.55199e-11 max 4.68554e-11 min 0.5 max 0.5 it = 12 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.8664e-11 max 5.63054e-11 min 0.5 max 0.5 it = 13 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.49366e-11 max 6.94925e-11 min 0.5 max 0.5 it = 14 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -4.19878e-11 max 8.39046e-11 min 0.5 max 0.5 it = 15 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -5.37161e-11 max 9.81406e-11 min 0.5 max 0.5 it = 16 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -6.37829e-11 max 1.17644e-10 min 0.5 max 0.5 it = 17 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -7.74094e-11 max 1.4767e-10 min 0.5 max 0.5 it = 18 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.49958e-11 max 1.79243e-10 min 0.5 max 0.5 it = 19 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.16863e-10 max 2.19501e-10 min 0.5 max 0.5 it = 20 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.41031e-10 max 2.62132e-10 min 0.5 max 0.5 it = 21 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.70199e-10 max 3.26432e-10 min 0.5 max 0.5 it = 22 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.10866e-10 max 3.95843e-10 min 0.5 max 0.5 it = 23 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.61505e-10 max 4.81797e-10 min 0.5 max 0.5 it = 24 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.24452e-10 max 5.86816e-10 min 0.5 max 0.5 it = 25 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.99225e-10 max 7.16578e-10 min 0.5 max 0.5 it = 26 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -4.94502e-10 max 8.72633e-10 min 0.5 max 0.5 it = 27 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -6.07595e-10 max 1.06043e-09 min 0.5 max 0.5 it = 28 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -7.46801e-10 max 1.29481e-09 min 0.5 max 0.5 it = 29 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.21946e-10 max 1.58079e-09 min 0.5 max 0.5 it = 30 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.1338e-09 max 1.9314e-09 min 0.5 max 0.5 it = 31 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.39715e-09 max 2.35308e-09 min 0.5 max 0.5 it = 32 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.71696e-09 max 2.87153e-09 min 0.5 max 0.5 it = 33 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.11588e-09 max 3.5046e-09 min 0.5 max 0.5 it = 34 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.59899e-09 max 4.27858e-09 min 0.5 max 0.5 it = 35 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.1999e-09 max 5.2249e-09 min 0.5 max 0.5 it = 36 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.93556e-09 max 6.38512e-09 min 0.5 max 0.5 it = 37 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -4.83998e-09 max 7.80486e-09 min 0.5 max 0.5 it = 38 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -5.95625e-09 max 9.54263e-09 min 0.5 max 0.5 it = 39 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -7.3251e-09 max 1.16767e-08 min 0.5 max 0.5 it = 40 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -9.00807e-09 max 1.42884e-08 min 0.5 max 0.5 it = 41 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.10819e-08 max 1.74859e-08 min 0.5 max 0.5 it = 42 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.36363e-08 max 2.14098e-08 min 0.5 max 0.5 it = 43 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.67815e-08 max 2.62127e-08 min 0.5 max 0.5 it = 44 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.06498e-08 max 3.21043e-08 min 0.5 max 0.5 it = 45 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.54126e-08 max 3.93223e-08 min 0.5 max 0.5 it = 46 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.12737e-08 max 4.81762e-08 min 0.5 max 0.5 it = 47 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.84888e-08 max 5.90319e-08 min 0.5 max 0.5 it = 48 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -4.73748e-08 max 7.235e-08 min 0.5 max 0.5 it = 49 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -5.83214e-08 max 8.86896e-08 min 0.5 max 0.5 it = 50 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -7.17987e-08 max 1.08738e-07 min 0.5 max 0.5 it = 51 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -8.83929e-08 max 1.33344e-07 min 0.5 max 0.5 it = 52 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.08834e-07 max 1.63539e-07 min 0.5 max 0.5 it = 53 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.3401e-07 max 2.00615e-07 min 0.5 max 0.5 it = 54 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.65023e-07 max 2.46131e-07 min 0.5 max 0.5 it = 55 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.03221e-07 max 3.02023e-07 min 0.5 max 0.5 it = 56 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.50271e-07 max 3.70663e-07 min 0.5 max 0.5 it = 57 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.0824e-07 max 4.54972e-07 min 0.5 max 0.5 it = 58 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -3.79657e-07 max 5.58545e-07 min 0.5 max 0.5 it = 59 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -4.67642e-07 max 6.85786e-07 min 0.5 max 0.5 it = 60 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -5.76043e-07 max 8.42144e-07 min 0.5 max 0.5 it = 61 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -7.09611e-07 max 1.03429e-06 min 0.5 max 0.5 it = 62 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -8.7419e-07 max 1.27044e-06 min 0.5 max 0.5 it = 63 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.07699e-06 max 1.5607e-06 min 0.5 max 0.5 it = 64 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.32688e-06 max 1.91753e-06 min 0.5 max 0.5 it = 65 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -1.63483e-06 max 2.35623e-06 min 0.5 max 0.5 it = 66 -- Solve : min 1 max 1 -- Solve : min -2.01432e-06 max 2.89564e-06 min 0.5 max 0.5 it = 67 -- Solve : min 0.999999 max 1 -- Solve : min -2.48199e-06 max 3.55895e-06 min 0.5 max 0.5 it = 68 -- Solve : min 0.999999 max 1 -- Solve : min -3.05835e-06 max 4.37469e-06 min 0.5 max 0.5 it = 69 -- Solve : min 0.999999 max 1 -- Solve : min -3.76867e-06 max 5.37801e-06 min 0.5 max 0.5 it = 70 -- Solve : min 0.999999 max 1 -- Solve : min -4.64411e-06 max 6.61214e-06 min 0.5 max 0.5 it = 71 -- Solve : min 0.999999 max 1 -- Solve : min -5.72309e-06 max 8.13032e-06 min 0.5 max 0.5 it = 72 -- Solve : min 0.999998 max 1 -- Solve : min -7.05295e-06 max 9.9981e-06 min 0.5 max 0.5 it = 73 -- Solve : min 0.999998 max 1 -- Solve : min -8.69207e-06 max 1.22962e-05 min 0.5 max 0.5 it = 74 -- Solve : min 0.999997 max 1 -- Solve : min -1.07124e-05 max 1.51239e-05 min 0.5 max 0.5 it = 75 -- Solve : min 0.999997 max 1 -- Solve : min -1.32027e-05 max 1.86037e-05 min 0.5 max 0.5 it = 76 -- Solve : min 0.999996 max 1.00001 -- Solve : min -1.62722e-05 max 2.28861e-05 min 0.5 max 0.5 it = 77 -- Solve : min 0.999995 max 1.00001 -- Solve : min -2.00559e-05 max 2.81569e-05 min 0.5 max 0.5 it = 78 -- Solve : min 0.999994 max 1.00001 -- Solve : min -2.47199e-05 max 3.46446e-05 min 0.5 max 0.5 it = 79 -- Solve : min 0.999992 max 1.00001 -- Solve : min -3.04693e-05 max 4.26306e-05 min 0.5 max 0.5 it = 80 -- Solve : min 0.999991 max 1.00001 -- Solve : min -3.75565e-05 max 5.24618e-05 min 0.5 max 0.5 it = 81 -- Solve : min 0.999989 max 1.00002 -- Solve : min -4.62932e-05 max 6.45653e-05 min 0.5 max 0.5 it = 82 -- Solve : min 0.999986 max 1.00002 -- Solve : min -5.70635e-05 max 7.94674e-05 min 0.5 max 0.5 it = 83 -- Solve : min 0.999983 max 1.00002 -- Solve : min -7.03408e-05 max 9.78163e-05 min 0.5 max 0.5 it = 84 -- Solve : min 0.999979 max 1.00003 -- Solve : min -8.6709e-05 max 0.000120411 min 0.5 max 0.5 it = 85 -- Solve : min 0.999974 max 1.00004 -- Solve : min -0.000106888 max 0.000148235 min 0.5 max 0.5 it = 86 -- Solve : min 0.999967 max 1.00005 -- Solve : min -0.000131765 max 0.0001825 min 0.5 max 0.5 it = 87 -- Solve : min 0.99996 max 1.00006 -- Solve : min -0.000162436 max 0.000224701 min 0.5 max 0.5 it = 88 -- Solve : min 0.999951 max 1.00007 -- Solve : min -0.000200249 max 0.000276678 min 0.5 max 0.500001 it = 89 -- Solve : min 0.999939 max 1.00008 -- Solve : min -0.000246868 max 0.000340699 min 0.5 max 0.500001 it = 90 -- Solve : min 0.999925 max 1.0001 -- Solve : min -0.000304346 max 0.000419559 min 0.499999 max 0.500001 it = 91 -- Solve : min 0.999907 max 1.00013 -- Solve : min -0.000375214 max 0.000516699 min 0.499999 max 0.500001 it = 92 -- Solve : min 0.999886 max 1.00016 -- Solve : min -0.000462592 max 0.000636363 min 0.499999 max 0.500001 it = 93 -- Solve : min 0.999859 max 1.00019 -- Solve : min -0.00057033 max 0.000783778 min 0.499999 max 0.500001 it = 94 -- Solve : min 0.999826 max 1.00024 -- Solve : min -0.000703175 max 0.000965384 min 0.499999 max 0.500002 it = 95 -- Solve : min 0.999786 max 1.00029 -- Solve : min -0.000866981 max 0.00118912 min 0.499998 max 0.500002 it = 96 -- Solve : min 0.999736 max 1.00036 -- Solve : min -0.00106897 max 0.00146475 min 0.499998 max 0.500003 it = 97 -- Solve : min 0.999674 max 1.00045 -- Solve : min -0.00131806 max 0.00180431 min 0.499998 max 0.500003 it = 98 -- Solve : min 0.999598 max 1.00055 -- Solve : min -0.00162524 max 0.00222264 min 0.499997 max 0.500004 it = 99 -- Solve : min 0.999505 max 1.00068 -- Solve : min -0.00200407 max 0.00273799 min 0.499996 max 0.500005 it = 100 -- Solve : min 0.999389 max 1.00084 -- Solve : min -0.0024713 max 0.00337283 min 0.499995 max 0.500006 it = 101 -- Solve : min 0.999247 max 1.00103 -- Solve : min -0.00304761 max 0.0041548 min 0.499994 max 0.500008 it = 102 -- Solve : min 0.999071 max 1.00127 -- Solve : min -0.0037585 max 0.00511791 min 0.499993 max 0.50001 it = 103 -- Solve : min 0.998854 max 1.00156 -- Solve : min -0.0046355 max 0.00630396 min 0.499991 max 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