src/turbulenceModels/LES/incompressible/wallFunc/nuSgsWallFunction/nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField.C

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
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  11     OpenFOAM is free software; you can redistribute it and/or modify it
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  20
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  22     along with OpenFOAM; if not, write to the Free Software Foundation,
  23     Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  24
  25 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  26
  27 #include "nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField.H"
  28 #include "LESModel.H"
  29 #include "fvPatchFieldMapper.H"
  30 #include "volFields.H"
  31 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  32
  33 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  34
  35 namespace Foam
  36 {
  37 namespace incompressible
  38 {
  39 namespace LESModels
  40 {
  41
  42 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  43
  44 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  45 (
  46     const fvPatch& p,
  47     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
  48 )
  49 :
  50     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF)
  51 {}
  52
  53
  54 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  55 (
  56     const nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
  57     const fvPatch& p,
  58     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
  59     const fvPatchFieldMapper& mapper
  60 )
  61 :
  62     fixedValueFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper)
  63 {}
  64
  65
  66 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  67 (
  68     const fvPatch& p,
  69     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
  70     const dictionary& dict
  71 )
  72 :
  73     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF, dict)
  74 {}
  75
  76
  77 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  78 (
  79     const nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField& tppsf
  80 )
  81 :
  82     fixedValueFvPatchScalarField(tppsf)
  83 {}
  84
  85
  86 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  87 (
  88     const nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField& tppsf,
  89     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
  90 )
  91 :
  92     fixedValueFvPatchScalarField(tppsf, iF)
  93 {}
  94
  95
  96 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
  97
  98 void nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::evaluate
  99 (
 100     const Pstream::commsTypes
 101 )
 102 {
 103     const LESModel& sgsModel
 104         = db().lookupObject<LESModel>("LESProperties");
 105
 106     scalar kappa = readScalar(sgsModel.lookup("kappa"));
 107
 108     scalar E = readScalar(sgsModel.subDict("wallFunctionCoeffs").lookup("E"));
 109
 110     const scalarField& ry = patch().deltaCoeffs();
 111
 112     const fvPatchVectorField& U =
 113         patch().lookupPatchField<volVectorField, vector>("U");
 114
 115     scalarField magUp = mag(U.patchInternalField() - U);
 116
 117     const scalarField& nuw =
 118         patch().lookupPatchField<volScalarField, scalar>("nu");
 119     scalarField& nuSgsw = *this;
 120
 121
 122     scalarField magFaceGradU = mag(U.snGrad());
 123
 124     forAll(nuSgsw, facei)
 125     {
 126         scalar magUpara = magUp[facei];
 127
 128         scalar utau = sqrt((nuSgsw[facei] + nuw[facei])*magFaceGradU[facei]);
 129
 130         if(utau > VSMALL)
 131         {
 132             int iter = 0;
 133             scalar err = GREAT;
 134
 135             do
 136             {
 137                 scalar kUu = min(kappa*magUpara/utau, 50);
 138                 scalar fkUu = exp(kUu) - 1 - kUu*(1 + 0.5*kUu);
 139
 140                 scalar f =
 141                     - utau/(ry[facei]*nuw[facei])
 142                     + magUpara/utau
 143                     + 1/E*(fkUu - 1.0/6.0*kUu*sqr(kUu));
 144
 145                 scalar df =
 146                     - 1.0/(ry[facei]*nuw[facei])
 147                     - magUpara/sqr(utau)
 148                     - 1/E*kUu*fkUu/utau;
 149
 150                 scalar utauNew = utau - f/df;
 151                 err = mag((utau - utauNew)/utau);
 152                 utau = utauNew;
 153
 154             } while (utau > VSMALL && err > 0.01 && ++iter < 10);
 155
 156             nuSgsw[facei] =
 157                 max(sqr(max(utau, 0))/magFaceGradU[facei] - nuw[facei], 0.0);
 158         }
 159         else
 160         {
 161             nuSgsw[facei] = 0;
 162         }
 163     }
 164 }
 165
 166
 167 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 168
 169 makePatchTypeField(fvPatchScalarField, nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField);
 170
 171 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 172
 173 } // End namespace LESModels
 174 } // End namespace incompressible
 175 } // End namespace Foam
 176
 177 // ************************************************************************* //