src/turbulenceModels/incompressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/nutWallFunctions/nutRoughWallFunction/nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField.C

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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 "nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField.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 scalar nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::fnRough
  45 (
  46     const scalar KsPlus,
  47     const scalar Cs
  48 ) const
  49 {
  50     // Return fn based on non-dimensional roughness height
  51
  52     if (KsPlus < 90.0)
  53     {
  54         return pow
  55         (
  56             (KsPlus - 2.25)/87.75 + Cs*KsPlus,
  57             sin(0.4258*(log(KsPlus) - 0.811))
  58         );
  59     }
  60     else
  61     {
  62         return (1.0 + Cs*KsPlus);
  63     }
  64 }
  65
  66
  67 tmp<scalarField> nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::calcNut() const
  68 {
  69     const label patchI = patch().index();
  70
  71     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
  72     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
  73     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
  74     const volScalarField& k = tk();
  75     const scalarField& nuw = rasModel.nu().boundaryField()[patchI];
  76
  77     const scalar Cmu25 = pow(Cmu_, 0.25);
  78
  79     tmp<scalarField> tnutw(new scalarField(patch().size(), 0.0));
  80     scalarField& nutw = tnutw();
  81
  82     forAll(nutw, faceI)
  83     {
  84         label faceCellI = patch().faceCells()[faceI];
  85
  86         scalar uStar = Cmu25*sqrt(k[faceCellI]);
  87         scalar yPlus = uStar*y[faceI]/nuw[faceI];
  88         scalar KsPlus = uStar*Ks_[faceI]/nuw[faceI];
  89
  90         scalar Edash = E_;
  91
  92         if (KsPlus > 2.25)
  93         {
  94             Edash /= fnRough(KsPlus, Cs_[faceI]);
  95         }
  96
  97         if (yPlus > yPlusLam_)
  98         {
  99             scalar limitingNutw = max(nutw[faceI], nuw[faceI]);
 100
 101             // To avoid oscillations limit the change in the wall viscosity
 102             // which is particularly important if it temporarily becomes zero
 103             nutw[faceI] =
 104                 max
 105                 (
 106                     min
 107                     (
 108                         nuw[faceI]
 109                        *(yPlus*kappa_/log(max(Edash*yPlus, 1+1e-4)) - 1),
 110                         2*limitingNutw
 111                     ), 0.5*limitingNutw
 112                 );
 113         }
 114
 115         if (debug)
 116         {
 117             Info<< "yPlus = " << yPlus
 118                 << ", KsPlus = " << KsPlus
 119                 << ", Edash = " << Edash
 120                 << ", nutw = " << nutw[faceI]
 121                 << endl;
 122         }
 123     }
 124
 125     return tnutw;
 126 }
 127
 128
 129 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
 130
 131 nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField
 132 (
 133     const fvPatch& p,
 134     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 135 )
 136 :
 137     nutWallFunctionFvPatchScalarField(p, iF),
 138     Ks_(p.size(), 0.0),
 139     Cs_(p.size(), 0.0)
 140 {}
 141
 142
 143 nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField
 144 (
 145     const nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
 146     const fvPatch& p,
 147     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 148     const fvPatchFieldMapper& mapper
 149 )
 150 :
 151     nutWallFunctionFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper),
 152     Ks_(ptf.Ks_, mapper),
 153     Cs_(ptf.Cs_, mapper)
 154 {}
 155
 156
 157 nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField
 158 (
 159     const fvPatch& p,
 160     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 161     const dictionary& dict
 162 )
 163 :
 164     nutWallFunctionFvPatchScalarField(p, iF, dict),
 165     Ks_("Ks", dict, p.size()),
 166     Cs_("Cs", dict, p.size())
 167 {}
 168
 169
 170 nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField
 171 (
 172     const nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField& rwfpsf
 173 )
 174 :
 175     nutWallFunctionFvPatchScalarField(rwfpsf),
 176     Ks_(rwfpsf.Ks_),
 177     Cs_(rwfpsf.Cs_)
 178 {}
 179
 180
 181 nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField
 182 (
 183     const nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField& rwfpsf,
 184     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 185 )
 186 :
 187     nutWallFunctionFvPatchScalarField(rwfpsf, iF),
 188     Ks_(rwfpsf.Ks_),
 189     Cs_(rwfpsf.Cs_)
 190 {}
 191
 192
 193 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 194
 195 void nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::autoMap
 196 (
 197     const fvPatchFieldMapper& m
 198 )
 199 {
 200     nutWallFunctionFvPatchScalarField::autoMap(m);
 201     Ks_.autoMap(m);
 202     Cs_.autoMap(m);
 203 }
 204
 205
 206 void nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::rmap
 207 (
 208     const fvPatchScalarField& ptf,
 209     const labelList& addr
 210 )
 211 {
 212     nutWallFunctionFvPatchScalarField::rmap(ptf, addr);
 213
 214     const nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField& nrwfpsf =
 215         refCast<const nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField>(ptf);
 216
 217     Ks_.rmap(nrwfpsf.Ks_, addr);
 218     Cs_.rmap(nrwfpsf.Cs_, addr);
 219 }
 220
 221
 222 void nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField::write(Ostream& os) const
 223 {
 224     fvPatchField<scalar>::write(os);
 225     writeLocalEntries(os);
 226     Cs_.writeEntry("Cs", os);
 227     Ks_.writeEntry("Ks", os);
 228     writeEntry("value", os);
 229 }
 230
 231
 232 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 233
 234 makePatchTypeField(fvPatchScalarField, nutRoughWallFunctionFvPatchScalarField);
 235
 236 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 237
 238 } // End namespace RASModels
 239 } // End namespace incompressible
 240 } // End namespace Foam
 241
 242 // ************************************************************************* //