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