src/turbulenceModels/compressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/mutWallFunctions/mutSpalartAllmarasWallFunction/mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField.C

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  11     OpenFOAM is free software; you can redistribute it and/or modify it
  12     under the terms of the GNU General Public License as published by the
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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 "mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField.H"
  28 #include "fvPatchFieldMapper.H"
  29 #include "volFields.H"
  30 #include "RASModel.H"
  31 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  32
  33 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  34
  35 namespace Foam
  36 {
  37 namespace compressible
  38 {
  39 namespace RASModels
  40 {
  41
  42 // * * * * * * * * * * * * Protected Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  43
  44 tmp<scalarField> mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::calcUTau
  45 (
  46     const scalarField& magGradU
  47 ) const
  48 {
  49     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
  50     const scalarField& y = rasModel.y()[patch().index()];
  51
  52     const fvPatchVectorField& Uw =
  53         rasModel.U().boundaryField()[patch().index()];
  54
  55     scalarField magUp = mag(Uw.patchInternalField() - Uw);
  56
  57     const fvPatchScalarField& rhow =
  58         rasModel.rho().boundaryField()[patch().index()];
  59
  60     const fvPatchScalarField& muw =
  61         rasModel.mu().boundaryField()[patch().index()];
  62     const scalarField& mutw = *this;
  63
  64     tmp<scalarField> tuTau(new scalarField(patch().size(), 0.0));
  65     scalarField& uTau = tuTau();
  66
  67     forAll(mutw, faceI)
  68     {
  69         scalar magUpara = magUp[faceI];
  70
  71         scalar ut =
  72             sqrt((mutw[faceI] + muw[faceI])*magGradU[faceI]/rhow[faceI]);
  73
  74         if (ut > VSMALL)
  75         {
  76             int iter = 0;
  77             scalar err = GREAT;
  78
  79             do
  80             {
  81                 scalar kUu = min(kappa_*magUpara/ut, 50);
  82                 scalar fkUu = exp(kUu) - 1 - kUu*(1 + 0.5*kUu);
  83
  84                 scalar f =
  85                     - ut*y[faceI]/(muw[faceI]/rhow[faceI])
  86                     + magUpara/ut
  87                     + 1/E_*(fkUu - 1.0/6.0*kUu*sqr(kUu));
  88
  89                 scalar df =
  90                     y[faceI]/(muw[faceI]/rhow[faceI])
  91                   + magUpara/sqr(ut)
  92                   + 1/E_*kUu*fkUu/ut;
  93
  94                 scalar uTauNew = ut + f/df;
  95                 err = mag((ut - uTauNew)/ut);
  96                 ut = uTauNew;
  97
  98             } while (ut > VSMALL && err > 0.01 && ++iter < 10);
  99
 100             uTau[faceI] = max(0.0, ut);
 101         }
 102     }
 103
 104     return tuTau;
 105 }
 106
 107
 108 tmp<scalarField>
 109 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::calcMut() const
 110 {
 111     const label patchI = patch().index();
 112
 113     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
 114     const fvPatchVectorField& Uw = rasModel.U().boundaryField()[patchI];
 115     const scalarField magGradU = mag(Uw.snGrad());
 116     const scalarField& rhow = rasModel.rho().boundaryField()[patchI];
 117     const scalarField& muw = rasModel.mu().boundaryField()[patchI];
 118
 119     return max
 120     (
 121         scalar(0),
 122         rhow*sqr(calcUTau(magGradU))/(magGradU + ROOTVSMALL) - muw
 123     );
 124 }
 125
 126
 127 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
 128
 129 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::
 130 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField
 131 (
 132     const fvPatch& p,
 133     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 134 )
 135 :
 136     mutWallFunctionFvPatchScalarField(p, iF)
 137 {}
 138
 139
 140 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::
 141 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField
 142 (
 143     const mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
 144     const fvPatch& p,
 145     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 146     const fvPatchFieldMapper& mapper
 147 )
 148 :
 149     mutWallFunctionFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper)
 150 {}
 151
 152
 153 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::
 154 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField
 155 (
 156     const fvPatch& p,
 157     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 158     const dictionary& dict
 159 )
 160 :
 161     mutWallFunctionFvPatchScalarField(p, iF, dict)
 162 {}
 163
 164
 165 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::
 166 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField
 167 (
 168     const mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf
 169 )
 170 :
 171     mutWallFunctionFvPatchScalarField(wfpsf)
 172 {}
 173
 174
 175 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::
 176 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField
 177 (
 178     const mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf,
 179     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 180 )
 181 :
 182     mutWallFunctionFvPatchScalarField(wfpsf, iF)
 183 {}
 184
 185
 186 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 187
 188 tmp<scalarField>
 189 mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::yPlus() const
 190 {
 191     const label patchI = patch().index();
 192
 193     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
 194     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
 195     const fvPatchVectorField& Uw = rasModel.U().boundaryField()[patchI];
 196     const scalarField& rhow = rasModel.rho().boundaryField()[patchI];
 197     const scalarField& muw = rasModel.mu().boundaryField()[patchI];
 198
 199     return y*calcUTau(mag(Uw.snGrad()))/(muw/rhow);
 200 }
 201
 202
 203 void mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField::write
 204 (
 205     Ostream& os
 206 ) const
 207 {
 208     fvPatchField<scalar>::write(os);
 209     writeLocalEntries(os);
 210     writeEntry("value", os);
 211 }
 212
 213
 214 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 215
 216 makePatchTypeField(fvPatchScalarField, mutSpalartAllmarasWallFunctionFvPatchScalarField);
 217
 218 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 219
 220 } // End namespace RASModels
 221 } // End namespace compressible
 222 } // End namespace Foam
 223
 224 // ************************************************************************* //