src/postProcessing/functionObjects/forces/pointPatchFields/derived/sixDoFRigidBodyMotion/sixDoFRigidBodyMotionI.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
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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 // * * * * * * * * * * * * * Private Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  28
  29 inline Foam::tensor
  30 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotationTensorX(scalar phi) const
  31 {
  32     return tensor
  33     (
  34         1, 0, 0,
  35         0, Foam::cos(phi), -Foam::sin(phi),
  36         0, Foam::sin(phi), Foam::cos(phi)
  37     );
  38 }
  39
  40
  41 inline Foam::tensor
  42 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotationTensorY(scalar phi) const
  43 {
  44     return tensor
  45     (
  46         Foam::cos(phi), 0, Foam::sin(phi),
  47         0, 1, 0,
  48         -Foam::sin(phi), 0, Foam::cos(phi)
  49     );
  50 }
  51
  52
  53 inline Foam::tensor
  54 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotationTensorZ(scalar phi) const
  55 {
  56     return tensor
  57     (
  58         Foam::cos(phi), -Foam::sin(phi), 0,
  59         Foam::sin(phi), Foam::cos(phi), 0,
  60         0, 0, 1
  61     );
  62 }
  63
  64
  65 inline void Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotate
  66 (
  67     tensor& Q,
  68     vector& pi,
  69     scalar deltaT
  70 ) const
  71 {
  72     tensor R;
  73
  74     R = rotationTensorX(0.5*deltaT*pi.x()/momentOfInertia_.xx());
  75     pi = pi & R;
  76     Q = Q & R;
  77
  78     R = rotationTensorY(0.5*deltaT*pi.y()/momentOfInertia_.yy());
  79     pi = pi & R;
  80     Q = Q & R;
  81
  82     R = rotationTensorZ(deltaT*pi.z()/momentOfInertia_.zz());
  83     pi = pi & R;
  84     Q = Q & R;
  85
  86     R = rotationTensorY(0.5*deltaT*pi.y()/momentOfInertia_.yy());
  87     pi = pi & R;
  88     Q = Q & R;
  89
  90     R = rotationTensorX(0.5*deltaT*pi.x()/momentOfInertia_.xx());
  91     pi = pi & R;
  92     Q = Q & R;
  93 }
  94
  95
  96 inline const Foam::sixDoFRigidBodyMotionState&
  97 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::motionState() const
  98 {
  99     return motionState_;
 100 }
 101
 102
 103 inline const Foam::PtrList<Foam::sixDoFRigidBodyMotionRestraint>&
 104 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::restraints() const
 105 {
 106     return restraints_;
 107 }
 108
 109
 110 inline const Foam::wordList& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::restraintNames() const
 111 {
 112     return restraintNames_;
 113 }
 114
 115
 116 inline const Foam::PtrList<Foam::sixDoFRigidBodyMotionConstraint>&
 117 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::constraints() const
 118 {
 119     return constraints_;
 120 }
 121
 122
 123 inline const Foam::wordList&
 124 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::constraintNames() const
 125 {
 126     return constraintNames_;
 127 }
 128
 129
 130 inline Foam::label Foam::sixDoFRigidBodyMotion::maxConstraintIterations() const
 131 {
 132     return maxConstraintIterations_;
 133 }
 134
 135
 136 inline const Foam::point&
 137 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialCentreOfMass() const
 138 {
 139     return initialCentreOfMass_;
 140 }
 141
 142
 143 inline const Foam::tensor&
 144 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialQ() const
 145 {
 146     return initialQ_;
 147 }
 148
 149
 150 inline const Foam::tensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::Q() const
 151 {
 152     return motionState_.Q();
 153 }
 154
 155
 156 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::v() const
 157 {
 158     return motionState_.v();
 159 }
 160
 161
 162 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::a() const
 163 {
 164     return motionState_.a();
 165 }
 166
 167
 168 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::pi() const
 169 {
 170     return motionState_.pi();
 171 }
 172
 173
 174 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::tau() const
 175 {
 176     return motionState_.tau();
 177 }
 178
 179
 180 inline Foam::point& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialCentreOfMass()
 181 {
 182     return initialCentreOfMass_;
 183 }
 184
 185
 186 inline Foam::tensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialQ()
 187 {
 188     return initialQ_;
 189 }
 190
 191
 192 inline Foam::tensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::Q()
 193 {
 194     return motionState_.Q();
 195 }
 196
 197
 198 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::v()
 199 {
 200     return motionState_.v();
 201 }
 202
 203
 204 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::a()
 205 {
 206     return motionState_.a();
 207 }
 208
 209
 210 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::pi()
 211 {
 212     return motionState_.pi();
 213 }
 214
 215
 216 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::tau()
 217 {
 218     return motionState_.tau();
 219 }
 220
 221
 222 // * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * * //
 223
 224 inline Foam::tmp<Foam::pointField>
 225 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentPosition(const pointField& pInitial) const
 226 {
 227     return
 228     (
 229         centreOfMass()
 230       + (Q() & initialQ_.T() & (pInitial - initialCentreOfMass_)))
 231     ;
 232 }
 233
 234
 235 inline Foam::point Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentPosition
 236 (
 237     const point& pInitial
 238 ) const
 239 {
 240     return
 241     (
 242         centreOfMass()
 243       + (Q() & initialQ_.T() & (pInitial - initialCentreOfMass_))
 244     );
 245 }
 246
 247
 248 inline Foam::vector Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentOrientation
 249 (
 250     const vector& vInitial
 251 ) const
 252 {
 253     return (Q() & initialQ_.T() & vInitial);
 254 }
 255
 256
 257 inline const Foam::tensor&
 258 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::orientation() const
 259 {
 260     return Q();
 261 }
 262
 263
 264 inline Foam::vector Foam::sixDoFRigidBodyMotion::omega() const
 265 {
 266     return  Q() & (inv(momentOfInertia_) & pi());
 267 }
 268
 269
 270 inline Foam::point Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentVelocity
 271 (
 272     const point& pt
 273 ) const
 274 {
 275     return (omega() ^ (pt - centreOfMass())) + v();
 276 }
 277
 278
 279 inline const Foam::point& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::centreOfMass() const
 280 {
 281     return motionState_.centreOfMass();
 282 }
 283
 284
 285 inline const Foam::diagTensor&
 286 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::momentOfInertia() const
 287 {
 288     return momentOfInertia_;
 289 }
 290
 291
 292 inline Foam::scalar Foam::sixDoFRigidBodyMotion::mass() const
 293 {
 294     return mass_;
 295 }
 296
 297
 298 inline bool Foam::sixDoFRigidBodyMotion::report() const
 299 {
 300     return report_;
 301 }
 302
 303
 304 inline Foam::point& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::centreOfMass()
 305 {
 306     return motionState_.centreOfMass();
 307 }
 308
 309
 310 inline Foam::diagTensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::momentOfInertia()
 311 {
 312     return momentOfInertia_;
 313 }
 314
 315
 316 inline Foam::scalar& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::mass()
 317 {
 318     return mass_;
 319 }
 320
 321 // ************************************************************************* //