src/lagrangian/coalCombustion/submodels/surfaceReactionModel/COxidationKineticDiffusionLimitedRate/COxidationKineticDiffusionLimitedRate.C

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  24
  25 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  26
  27 #include "COxidationKineticDiffusionLimitedRate.H"
  28
  29 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  30
  31 template<class CloudType>
  32 Foam::COxidationKineticDiffusionLimitedRate<CloudType>::
  33 COxidationKineticDiffusionLimitedRate
  34 (
  35     const dictionary& dict,
  36     CloudType& owner
  37 )
  38 :
  39     SurfaceReactionModel<CloudType>
  40     (
  41         dict,
  42         owner,
  43         typeName
  44     ),
  45     Sb_(dimensionedScalar(this->coeffDict().lookup("Sb")).value()),
  46     C1_(dimensionedScalar(this->coeffDict().lookup("C1")).value()),
  47     C2_(dimensionedScalar(this->coeffDict().lookup("C2")).value()),
  48     E_(dimensionedScalar(this->coeffDict().lookup("E")).value()),
  49     CsLocalId_(-1),
  50     O2GlobalId_(owner.composition().globalCarrierId("O2")),
  51     CO2GlobalId_(owner.composition().globalCarrierId("CO2")),
  52     WC_(0.0),
  53     WO2_(0.0),
  54     HcCO2_(0.0)
  55 {
  56     // Determine Cs ids
  57     label idSolid = owner.composition().idSolid();
  58     CsLocalId_ = owner.composition().localId(idSolid, "C");
  59
  60     // Set local copies of thermo properties
  61     WO2_ = owner.mcCarrierThermo().speciesData()[O2GlobalId_].W();
  62     scalar WCO2 = owner.mcCarrierThermo().speciesData()[CO2GlobalId_].W();
  63     WC_ = WCO2 - WO2_;
  64     HcCO2_ = owner.mcCarrierThermo().speciesData()[CO2GlobalId_].Hc();
  65
  66     if (Sb_ < 0)
  67     {
  68         FatalErrorIn
  69         (
  70             "COxidationKineticDiffusionLimitedRate"
  71             "("
  72                 "const dictionary&, "
  73                 "CloudType&"
  74             ")"
  75         )   << "Stoichiometry of reaction, Sb, must be greater than zero" << nl
  76             << exit(FatalError);
  77     }
  78 }
  79
  80
  81 // * * * * * * * * * * * * * * * * Destructor  * * * * * * * * * * * * * * * //
  82
  83 template<class CloudType>
  84 Foam::COxidationKineticDiffusionLimitedRate<CloudType>::
  85 ~COxidationKineticDiffusionLimitedRate()
  86 {}
  87
  88
  89 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
  90
  91 template<class CloudType>
  92 bool Foam::COxidationKineticDiffusionLimitedRate<CloudType>::active() const
  93 {
  94     return true;
  95 }
  96
  97
  98 template<class CloudType>
  99 Foam::scalar Foam::COxidationKineticDiffusionLimitedRate<CloudType>::calculate
 100 (
 101     const scalar dt,
 102     const label cellI,
 103     const scalar d,
 104     const scalar T,
 105     const scalar Tc,
 106     const scalar pc,
 107     const scalar rhoc,
 108     const scalar mass,
 109     const scalarField& YGas,
 110     const scalarField& YLiquid,
 111     const scalarField& YSolid,
 112     const scalarField& YMixture,
 113     const scalarField& dMassVolatile,
 114     scalarField& dMassGas,
 115     scalarField& dMassLiquid,
 116     scalarField& dMassSolid,
 117     scalarField& dMassSRCarrier
 118 ) const
 119 {
 120     // Fraction of remaining combustible material
 121     const label idSolid = CloudType::parcelType::SLD;
 122     const scalar fComb = YMixture[idSolid]*YSolid[CsLocalId_];
 123
 124     // Surface combustion active combustible fraction is consumed
 125     if (fComb < SMALL)
 126     {
 127         return 0.0;
 128     }
 129
 130     // Local mass fraction of O2 in the carrier phase
 131     const scalar YO2 = this->owner().mcCarrierThermo().Y(O2GlobalId_)[cellI];
 132
 133     // Diffusion rate coefficient
 134     const scalar D0 = C1_/d*pow(0.5*(T + Tc), 0.75);
 135
 136     // Kinetic rate
 137     const scalar Rk = C2_*exp(-E_/(specie::RR*Tc));
 138
 139     // Particle surface area
 140     const scalar Ap = mathematicalConstant::pi*sqr(d);
 141
 142     // Change in C mass [kg]
 143     scalar dmC = Ap*rhoc*specie::RR*Tc*YO2/WO2_*D0*Rk/(D0 + Rk);
 144
 145     // Limit mass transfer by availability of C
 146     dmC = min(mass*fComb, dmC);
 147
 148     // Change in O2 mass [kg]
 149     const scalar dmO2 = dmC/WC_*Sb_*WO2_;
 150
 151     // Mass of newly created CO2 [kg]
 152     const scalar dmCO2 = dmC + dmO2;
 153
 154     // Update local particle C mass
 155     dMassSolid[CsLocalId_] += dmC;
 156
 157     // Update carrier O2 and CO2 mass
 158     dMassSRCarrier[O2GlobalId_] -= dmO2;
 159     dMassSRCarrier[CO2GlobalId_] += dmCO2;
 160
 161     // Heat of reaction [J]
 162     return -HcCO2_*dmCO2;
 163 }
 164
 165
 166 // ************************************************************************* //