src/lagrangian/dieselSpray/spraySubModels/evaporationModel/standardEvaporationModel/standardEvaporationModel.C

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  20
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  24
  25 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  26
  27 #include "error.H"
  28
  29 #include "standardEvaporationModel.H"
  30 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  31
  32 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  33
  34 namespace Foam
  35 {
  36
  37 // * * * * * * * * * * * * * * Static Data Members * * * * * * * * * * * * * //
  38
  39 defineTypeNameAndDebug(standardEvaporationModel, 0);
  40
  41 addToRunTimeSelectionTable
  42 (
  43     evaporationModel,
  44     standardEvaporationModel,
  45     dictionary
  46 );
  47
  48
  49 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  50
  51 // Construct from dictionary
  52 standardEvaporationModel::standardEvaporationModel
  53 (
  54     const dictionary& dict
  55 )
  56 :
  57     evaporationModel(dict),
  58     evapDict_(dict.subDict(typeName + "Coeffs")),
  59     preReScFactor_(readScalar(evapDict_.lookup("preReScFactor"))),
  60     ReExponent_(readScalar(evapDict_.lookup("ReExponent"))),
  61     ScExponent_(readScalar(evapDict_.lookup("ScExponent"))),
  62     evaporationScheme_(evapDict_.lookup("evaporationScheme")),
  63     nEvapIter_(0)
  64 {
  65     if (evaporationScheme_ == "implicit")
  66     {
  67         nEvapIter_ = 2;
  68     }
  69     else if (evaporationScheme_ == "explicit")
  70     {
  71         nEvapIter_ = 1;
  72     }
  73     else
  74     {
  75         FatalError
  76             << "evaporationScheme type " << evaporationScheme_
  77             << " unknown.\n"
  78             << "Use implicit or explicit."
  79             << abort(FatalError);
  80     }
  81 }
  82
  83
  84 // * * * * * * * * * * * * * * * * Destructor  * * * * * * * * * * * * * * * //
  85
  86 standardEvaporationModel::~standardEvaporationModel()
  87 {}
  88
  89
  90 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
  91
  92 bool standardEvaporationModel::evaporation() const
  93 {
  94     return true;
  95 }
  96
  97 // Correlation for the Sherwood Number
  98 scalar standardEvaporationModel::Sh
  99 (
 100     const scalar ReynoldsNumber,
 101     const scalar SchmidtNumber
 102 ) const
 103 {
 104     return 2.0 + preReScFactor_*pow(ReynoldsNumber,ReExponent_)*pow(SchmidtNumber,ScExponent_);
 105 }
 106
 107 scalar standardEvaporationModel::relaxationTime
 108 (
 109     const scalar diameter,
 110     const scalar liquidDensity,
 111     const scalar rhoFuelVapor,
 112     const scalar massDiffusionCoefficient,
 113     const scalar ReynoldsNumber,
 114     const scalar SchmidtNumber,
 115     const scalar Xs,
 116     const scalar Xf,
 117     const scalar m0,
 118     const scalar dm,
 119     const scalar dt
 120 ) const
 121 {
 122     scalar time = GREAT;
 123     scalar lgExpr = 0.0;
 124
 125     /*
 126         (pressure - partialFuelVaporPressure)/
 127         (pressure - pressureAtSurface)
 128       = 1 + Xratio
 129
 130         if the pressure @ Surface > pressure
 131         this lead to boiling
 132         and Xratio -> infinity (as it should)
 133         ... this is numerically nasty
 134
 135     NB! by N. Nordin
 136         X_v,s = (p_v,s/p) X_v,d
 137         where X_v,d = 1 for single component fuel
 138         according to eq (3.136)
 139         in D. Clerides Thesis
 140     */
 141
 142     scalar Xratio = (Xs - Xf)/max(SMALL, 1.0 - Xs);
 143
 144     if (Xratio > 0.0)
 145     {
 146         lgExpr = log(1.0 + Xratio);
 147     }
 148
 149     // From Equation (3.79) in C. Kralj's Thesis:
 150     // Note that the 2.0 (instead of 6.0) below is correct, since evaporation
 151     // is d(diameter)/dt and not d(mass)/dt
 152
 153     scalar denominator =
 154         6.0 * massDiffusionCoefficient
 155       * Sh(ReynoldsNumber, SchmidtNumber)
 156       * rhoFuelVapor * lgExpr;
 157
 158     if (denominator > SMALL)
 159     {
 160         time = max(VSMALL, liquidDensity * pow(diameter, 2.0)/denominator);
 161     }
 162
 163     return time;
 164 }
 165
 166
 167 scalar standardEvaporationModel::boilingTime
 168 (
 169     const scalar liquidDensity,
 170     const scalar cpFuel,
 171     const scalar heatOfVapour,
 172     const scalar kappa,
 173     const scalar Nusselt,
 174     const scalar deltaTemp,
 175     const scalar diameter,
 176     const scalar,
 177     const scalar,
 178     const scalar,
 179     const scalar,
 180     const scalar,
 181     const scalar,
 182     const scalar,
 183     const scalar,
 184     const scalar,
 185     const scalar,
 186     const scalar
 187 ) const
 188 {
 189     scalar time = GREAT;
 190
 191     // the deltaTemperature is limited to not go below .5 deg K
 192     // for numerical reasons.
 193     // This is probably not important, since it results in an upper
 194     // limit for the boiling time... which we have anyway.
 195     scalar deltaT = max(0.5, deltaTemp);
 196
 197     time = liquidDensity*cpFuel*sqr(diameter)/
 198     (
 199         6.0 * kappa * Nusselt * log(1.0 + cpFuel * deltaT/max(SMALL, heatOfVapour))
 200     );
 201
 202     time = max(VSMALL, time);
 203
 204     return time;
 205 }
 206
 207 inline label standardEvaporationModel::nEvapIter() const
 208 {
 209     return nEvapIter_;
 210 }
 211 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 212
 213 } // End namespace Foam
 214
 215 // ************************************************************************* //