applications/solvers/combustion/PDRFoam/laminarFlameSpeed/SCOPE/SCOPELaminarFlameSpeed.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   4    \\    /   O peration     |
   5     \\  /    A nd           | Copyright (C) 1991-2009 OpenCFD Ltd.
   6      \\/     M anipulation  |
   7 -------------------------------------------------------------------------------
   8 License
   9     This file is part of OpenFOAM.
  10
  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
  13     Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
  14     option) any later version.
  15
  16     OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17     ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  18     FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  19     for more details.
  20
  21     You should have received a copy of the GNU General Public License
  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 Class
  26     Foam::laminarFlameSpeedModels::SCOPE
  27
  28 Description
  29     Laminar flame speed obtained from the SCOPE correlation.
  30
  31     Seven parameters are specified in terms of polynomial functions of
  32     stoichiometry. Two polynomials are fitted, covering different parts of the
  33     flammable range. If the mixture is outside the fitted range, linear
  34     interpolation is used between the extreme of the polynomio and the upper or
  35     lower flammable limit with the Markstein number constant.
  36
  37     Variations of pressure and temperature from the reference values are taken
  38     into account through \f$ pexp \f$ and \f$ texp \f$
  39
  40     The laminar burning velocity fitting polynomial is:
  41
  42     \f$ Su = a_{0}(1+a_{1}x+K+..a_{i}x^{i}..+a_{6}x^{6}) (p/p_{ref})^{pexp}
  43     (T/T_{ref})^{texp} \f$
  44
  45     where:
  46
  47         \f$ a_{i} \f$ are the polinomial coefficients.
  48
  49         \f$ pexp \f$ and \f$ texp \f$ are the pressure and temperature factors
  50         respectively.
  51
  52         \f$ x \f$ is the equivalence ratio.
  53
  54         \f$ T_{ref} \f$ and \f$ p_{ref} \f$ are the temperature and pressure
  55         references for the laminar burning velocity.
  56
  57
  58 SourceFiles
  59     SCOPELaminarFlameSpeed.C
  60
  61 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  62
  63 #ifndef SCOPE_H
  64 #define SCOPE_H
  65
  66 #include "laminarFlameSpeed.H"
  67
  68 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  69
  70 namespace Foam
  71 {
  72 namespace laminarFlameSpeedModels
  73 {
  74
  75 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  76                            Class SCOPE Declaration
  77 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  78
  79 class SCOPE
  80 :
  81     public laminarFlameSpeed
  82 {
  83     // Private Data
  84
  85         class polynomial
  86         :
  87             public FixedList<scalar, 7>
  88         {
  89         public:
  90
  91             //- Lower limit
  92             scalar ll;
  93
  94             //- Upper polynomial limit
  95             scalar ul;
  96
  97             //- Value at lower limit
  98             scalar llv;
  99
 100             //- Value at upper limit
 101             scalar ulv;
 102
 103             //- Changeover point from lower to upper polynomial
 104             scalar lu;
 105
 106             //- Construct from dictionary
 107             polynomial(const dictionary& polyDict);
 108         };
 109
 110
 111         dictionary coeffsDict_;
 112
 113         //- Lower flamability limit
 114         scalar LFL_;
 115
 116         //- Upper flamability limit
 117         scalar UFL_;
 118
 119         //- Lower Su polynomial
 120         polynomial SuPolyL_;
 121
 122         //- Upper Su polynomial
 123         polynomial SuPolyU_;
 124
 125         //- Temperature correction exponent
 126         scalar Texp_;
 127
 128         //- Pressure correction exponent
 129         scalar pexp_;
 130
 131         //- Lower Ma polynomial
 132         polynomial MaPolyL_;
 133
 134         //- Upper Ma polynomial
 135         polynomial MaPolyU_;
 136
 137
 138     // Private member functions
 139
 140         //- Polynomial evaluated from the given equivalence ratio
 141         //  and polynomial coefficients
 142         static inline scalar polyPhi(scalar phi, const polynomial& a);
 143
 144         //- Laminar flame speed evaluated from the given equivalence ratio
 145         //  at the reference temperature and pressure
 146         inline scalar SuRef(scalar phi) const;
 147
 148         //- Markstein evaluated from the given equivalence ratio
 149         inline scalar Ma(scalar phi) const;
 150
 151         //- Laminar flame speed evaluated from the given equivalence ratio
 152         //  corrected for temperature and pressure dependence
 153         inline scalar Su0pTphi(scalar p, scalar Tu, scalar phi) const;
 154
 155         //- Laminar flame speed evaluated from the given uniform
 156         //  equivalence ratio corrected for temperature and pressure dependence
 157         tmp<volScalarField> Su0pTphi
 158         (
 159             const volScalarField& p,
 160             const volScalarField& Tu,
 161             scalar phi
 162         ) const;
 163
 164         //- Laminar flame speed evaluated from the given equivalence ratio
 165         //  distribution corrected for temperature and pressure dependence
 166         tmp<volScalarField> Su0pTphi
 167         (
 168             const volScalarField& p,
 169             const volScalarField& Tu,
 170             const volScalarField& phi
 171         ) const;
 172
 173         //- Return the Markstein number
 174         //  evaluated from the given equivalence ratio
 175         tmp<volScalarField> Ma(const volScalarField& phi) const;
 176
 177         //- Construct as copy (not implemented)
 178         SCOPE(const SCOPE&);
 179
 180         void operator=(const SCOPE&);
 181
 182
 183 public:
 184
 185     //- Runtime type information
 186     TypeName("SCOPE");
 187
 188     // Constructors
 189
 190         //- Construct from dictionary and hhuCombustionThermo
 191         SCOPE
 192         (
 193             const dictionary&,
 194             const hhuCombustionThermo&
 195         );
 196
 197
 198     // Destructor
 199     ~SCOPE();
 200
 201
 202     // Member functions
 203
 204         //- Return the Markstein number
 205         tmp<volScalarField> Ma() const;
 206
 207         //- Return the laminar flame speed [m/s]
 208         tmp<volScalarField> operator()() const;
 209 };
 210
 211
 212 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 213
 214 } // End laminarFlameSpeedModels
 215 } // End namespace Foam
 216
 217 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 218
 219 #endif
 220
 221 // ************************************************************************* //