src/turbulenceModels/incompressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/nutWallFunctions/nutWallFunction/nutWallFunctionFvPatchScalarField.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 "nutWallFunctionFvPatchScalarField.H"
  28 #include "RASModel.H"
  29 #include "fvPatchFieldMapper.H"
  30 #include "volFields.H"
  31 #include "wallFvPatch.H"
  32 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  33
  34 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  35
  36 namespace Foam
  37 {
  38 namespace incompressible
  39 {
  40 namespace RASModels
  41 {
  42
  43 // * * * * * * * * * * * * Protected Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  44
  45 void nutWallFunctionFvPatchScalarField::checkType()
  46 {
  47     if (!isA<wallFvPatch>(patch()))
  48     {
  49         FatalErrorIn("nutWallFunctionFvPatchScalarField::checkType()")
  50             << "Invalid wall function specification" << nl
  51             << "    Patch type for patch " << patch().name()
  52             << " must be wall" << nl
  53             << "    Current patch type is " << patch().type() << nl << endl
  54             << abort(FatalError);
  55     }
  56 }
  57
  58
  59 scalar nutWallFunctionFvPatchScalarField::calcYPlusLam
  60 (
  61     const scalar kappa,
  62     const scalar E
  63 ) const
  64 {
  65     scalar ypl = 11.0;
  66
  67     for (int i=0; i<10; i++)
  68     {
  69         ypl = log(E*ypl)/kappa;
  70     }
  71
  72     return ypl;
  73 }
  74
  75
  76 tmp<scalarField> nutWallFunctionFvPatchScalarField::calcNut() const
  77 {
  78     const label patchI = patch().index();
  79
  80     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
  81     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
  82     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
  83     const volScalarField& k = tk();
  84     const scalarField& nuw = rasModel.nu().boundaryField()[patchI];
  85
  86     const scalar Cmu25 = pow(Cmu_, 0.25);
  87
  88     tmp<scalarField> tnutw(new scalarField(patch().size(), 0.0));
  89     scalarField& nutw = tnutw();
  90
  91     forAll(nutw, faceI)
  92     {
  93         label faceCellI = patch().faceCells()[faceI];
  94
  95         scalar yPlus = Cmu25*y[faceI]*sqrt(k[faceCellI])/nuw[faceI];
  96
  97         if (yPlus > yPlusLam_)
  98         {
  99             nutw[faceI] = nuw[faceI]*(yPlus*kappa_/log(E_*yPlus) - 1.0);
 100         }
 101     }
 102
 103     return tnutw;
 104 }
 105
 106
 107 void nutWallFunctionFvPatchScalarField::writeLocalEntries(Ostream& os) const
 108 {
 109     os.writeKeyword("Cmu") << Cmu_ << token::END_STATEMENT << nl;
 110     os.writeKeyword("kappa") << kappa_ << token::END_STATEMENT << nl;
 111     os.writeKeyword("E") << E_ << token::END_STATEMENT << nl;
 112 }
 113
 114
 115 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
 116
 117 nutWallFunctionFvPatchScalarField::nutWallFunctionFvPatchScalarField
 118 (
 119     const fvPatch& p,
 120     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 121 )
 122 :
 123     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF),
 124     Cmu_(0.09),
 125     kappa_(0.41),
 126     E_(9.8),
 127     yPlusLam_(calcYPlusLam(kappa_, E_))
 128 {
 129     checkType();
 130 }
 131
 132
 133 nutWallFunctionFvPatchScalarField::nutWallFunctionFvPatchScalarField
 134 (
 135     const nutWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
 136     const fvPatch& p,
 137     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 138     const fvPatchFieldMapper& mapper
 139 )
 140 :
 141     fixedValueFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper),
 142     Cmu_(ptf.Cmu_),
 143     kappa_(ptf.kappa_),
 144     E_(ptf.E_),
 145     yPlusLam_(ptf.yPlusLam_)
 146 {
 147     checkType();
 148 }
 149
 150
 151 nutWallFunctionFvPatchScalarField::nutWallFunctionFvPatchScalarField
 152 (
 153     const fvPatch& p,
 154     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 155     const dictionary& dict
 156 )
 157 :
 158     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF, dict),
 159     Cmu_(dict.lookupOrDefault<scalar>("Cmu", 0.09)),
 160     kappa_(dict.lookupOrDefault<scalar>("kappa", 0.41)),
 161     E_(dict.lookupOrDefault<scalar>("E", 9.8)),
 162     yPlusLam_(calcYPlusLam(kappa_, E_))
 163 {
 164     checkType();
 165 }
 166
 167
 168 nutWallFunctionFvPatchScalarField::nutWallFunctionFvPatchScalarField
 169 (
 170     const nutWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf
 171 )
 172 :
 173     fixedValueFvPatchScalarField(wfpsf),
 174     Cmu_(wfpsf.Cmu_),
 175     kappa_(wfpsf.kappa_),
 176     E_(wfpsf.E_),
 177     yPlusLam_(wfpsf.yPlusLam_)
 178 {
 179     checkType();
 180 }
 181
 182
 183 nutWallFunctionFvPatchScalarField::nutWallFunctionFvPatchScalarField
 184 (
 185     const nutWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf,
 186     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 187 )
 188 :
 189     fixedValueFvPatchScalarField(wfpsf, iF),
 190     Cmu_(wfpsf.Cmu_),
 191     kappa_(wfpsf.kappa_),
 192     E_(wfpsf.E_),
 193     yPlusLam_(wfpsf.yPlusLam_)
 194 {
 195     checkType();
 196 }
 197
 198
 199 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 200
 201 void nutWallFunctionFvPatchScalarField::updateCoeffs()
 202 {
 203     operator==(calcNut());
 204
 205     fixedValueFvPatchScalarField::updateCoeffs();
 206 }
 207
 208
 209 tmp<scalarField> nutWallFunctionFvPatchScalarField::yPlus() const
 210 {
 211     const label patchI = patch().index();
 212
 213     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
 214     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
 215
 216     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
 217     const volScalarField& k = tk();
 218     const scalarField kwc = k.boundaryField()[patchI].patchInternalField();
 219     const scalarField& nuw = rasModel.nu().boundaryField()[patchI];
 220
 221     return pow(Cmu_, 0.25)*y*sqrt(kwc)/nuw;
 222 }
 223
 224
 225 void nutWallFunctionFvPatchScalarField::write(Ostream& os) const
 226 {
 227     fvPatchField<scalar>::write(os);
 228     writeLocalEntries(os);
 229     writeEntry("value", os);
 230 }
 231
 232
 233 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 234
 235 makePatchTypeField(fvPatchScalarField, nutWallFunctionFvPatchScalarField);
 236
 237 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 238
 239 } // End namespace RASModels
 240 } // End namespace incompressible
 241 } // End namespace Foam
 242
 243 // ************************************************************************* //