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