src/turbulenceModels/incompressible/LES/derivedFvPatchFields/wallFunctions/nuSgsWallFunctions/nuSgsWallFunction/nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField.C

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  11     OpenFOAM is free software; you can redistribute it and/or modify it
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  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 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  26
  27 #include "nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField.H"
  28 #include "fvPatchFieldMapper.H"
  29 #include "volFields.H"
  30 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  31
  32 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  33
  34 namespace Foam
  35 {
  36 namespace incompressible
  37 {
  38 namespace LESModels
  39 {
  40
  41 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  42
  43 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::
  44 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  45 (
  46     const fvPatch& p,
  47     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
  48 )
  49 :
  50     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF),
  51     UName_("U"),
  52     nuName_("nu"),
  53     kappa_(0.41),
  54     E_(9.8)
  55 {}
  56
  57
  58 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::
  59 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  60 (
  61     const nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
  62     const fvPatch& p,
  63     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
  64     const fvPatchFieldMapper& mapper
  65 )
  66 :
  67     fixedValueFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper),
  68     UName_(ptf.UName_),
  69     nuName_(ptf.nuName_),
  70     kappa_(ptf.kappa_),
  71     E_(ptf.E_)
  72 {}
  73
  74
  75 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::
  76 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  77 (
  78     const fvPatch& p,
  79     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
  80     const dictionary& dict
  81 )
  82 :
  83     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF, dict),
  84     UName_(dict.lookupOrDefault<word>("U", "U")),
  85     nuName_(dict.lookupOrDefault<word>("nu", "nu")),
  86     kappa_(dict.lookupOrDefault<scalar>("kappa", 0.41)),
  87     E_(dict.lookupOrDefault<scalar>("E", 9.8))
  88 {}
  89
  90
  91 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::
  92 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
  93 (
  94     const nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField& nwfpsf
  95 )
  96 :
  97     fixedValueFvPatchScalarField(nwfpsf),
  98     UName_(nwfpsf.UName_),
  99     nuName_(nwfpsf.nuName_),
 100     kappa_(nwfpsf.kappa_),
 101     E_(nwfpsf.E_)
 102 {}
 103
 104
 105 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::
 106 nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
 107 (
 108     const nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField& nwfpsf,
 109     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 110 )
 111 :
 112     fixedValueFvPatchScalarField(nwfpsf, iF),
 113     UName_(nwfpsf.UName_),
 114     nuName_(nwfpsf.nuName_),
 115     kappa_(nwfpsf.kappa_),
 116     E_(nwfpsf.E_)
 117 {}
 118
 119
 120 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 121
 122 void nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::evaluate
 123 (
 124     const Pstream::commsTypes
 125 )
 126 {
 127     const scalarField& ry = patch().deltaCoeffs();
 128
 129     const fvPatchVectorField& U =
 130         patch().lookupPatchField<volVectorField, vector>(UName_);
 131
 132     scalarField magUp = mag(U.patchInternalField() - U);
 133
 134     const scalarField& nuw =
 135         patch().lookupPatchField<volScalarField, scalar>(nuName_);
 136     scalarField& nuSgsw = *this;
 137
 138
 139     scalarField magFaceGradU = mag(U.snGrad());
 140
 141     forAll(nuSgsw, facei)
 142     {
 143         scalar magUpara = magUp[facei];
 144
 145         scalar utau = sqrt((nuSgsw[facei] + nuw[facei])*magFaceGradU[facei]);
 146
 147         if (utau > VSMALL)
 148         {
 149             int iter = 0;
 150             scalar err = GREAT;
 151
 152             do
 153             {
 154                 scalar kUu = min(kappa_*magUpara/utau, 50);
 155                 scalar fkUu = exp(kUu) - 1 - kUu*(1 + 0.5*kUu);
 156
 157                 scalar f =
 158                     - utau/(ry[facei]*nuw[facei])
 159                     + magUpara/utau
 160                     + 1/E_*(fkUu - 1.0/6.0*kUu*sqr(kUu));
 161
 162                 scalar df =
 163                     - 1.0/(ry[facei]*nuw[facei])
 164                     - magUpara/sqr(utau)
 165                     - 1/E_*kUu*fkUu/utau;
 166
 167                 scalar utauNew = utau - f/df;
 168                 err = mag((utau - utauNew)/utau);
 169                 utau = utauNew;
 170
 171             } while (utau > VSMALL && err > 0.01 && ++iter < 10);
 172
 173             nuSgsw[facei] =
 174                 max(sqr(max(utau, 0))/magFaceGradU[facei] - nuw[facei], 0.0);
 175         }
 176         else
 177         {
 178             nuSgsw[facei] = 0;
 179         }
 180     }
 181 }
 182
 183
 184 void nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField::write(Ostream& os) const
 185 {
 186     fvPatchField<scalar>::write(os);
 187     writeEntryIfDifferent<word>(os, "U", "U", UName_);
 188     writeEntryIfDifferent<word>(os, "nu", "nu", nuName_);
 189     os.writeKeyword("kappa") << kappa_ << token::END_STATEMENT << nl;
 190     os.writeKeyword("E") << E_ << token::END_STATEMENT << nl;
 191     writeEntry("value", os);
 192 }
 193
 194
 195 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 196
 197 makePatchTypeField
 198 (
 199     fvPatchScalarField,
 200     nuSgsWallFunctionFvPatchScalarField
 201 );
 202
 203 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 204
 205 } // End namespace LESModels
 206 } // End namespace incompressible
 207 } // End namespace Foam
 208
 209 // ************************************************************************* //