src/turbulenceModels/compressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/mutWallFunctions/mutkWallFunction/mutkWallFunctionFvPatchScalarField.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 "mutkWallFunctionFvPatchScalarField.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 compressible
  39 {
  40 namespace RASModels
  41 {
  42
  43 // * * * * * * * * * * * * Protected Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  44
  45 void mutkWallFunctionFvPatchScalarField::checkType()
  46 {
  47     if (!isA<wallFvPatch>(patch()))
  48     {
  49         FatalErrorIn("mutkWallFunctionFvPatchScalarField::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 mutkWallFunctionFvPatchScalarField::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> mutkWallFunctionFvPatchScalarField::calcMut() const
  77 {
  78     const label patchI = patch().index();
  79     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
  80     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
  81     const scalarField& rhow = rasModel.rho().boundaryField()[patchI];
  82     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
  83     const volScalarField& k = tk();
  84     const scalarField& muw = rasModel.mu().boundaryField()[patchI];
  85
  86     const scalar Cmu25 = pow(Cmu_, 0.25);
  87
  88     tmp<scalarField> tmutw(new scalarField(patch().size(), 0.0));
  89     scalarField& mutw = tmutw();
  90
  91     forAll(mutw, faceI)
  92     {
  93         label faceCellI = patch().faceCells()[faceI];
  94
  95         scalar yPlus =
  96             Cmu25*y[faceI]*sqrt(k[faceCellI])/(muw[faceI]/rhow[faceI]);
  97
  98         if (yPlus > yPlusLam_)
  99         {
 100             mutw[faceI] = muw[faceI]*(yPlus*kappa_/log(E_*yPlus) - 1);
 101         }
 102     }
 103
 104     return tmutw;
 105 }
 106
 107
 108 void mutkWallFunctionFvPatchScalarField::writeLocalEntries(Ostream& os) const
 109 {
 110     os.writeKeyword("Cmu") << Cmu_ << token::END_STATEMENT << nl;
 111     os.writeKeyword("kappa") << kappa_ << token::END_STATEMENT << nl;
 112     os.writeKeyword("E") << E_ << token::END_STATEMENT << nl;
 113 }
 114
 115
 116 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
 117
 118 mutkWallFunctionFvPatchScalarField::mutkWallFunctionFvPatchScalarField
 119 (
 120     const fvPatch& p,
 121     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 122 )
 123 :
 124     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF),
 125     Cmu_(0.09),
 126     kappa_(0.41),
 127     E_(9.8),
 128     yPlusLam_(calcYPlusLam(kappa_, E_))
 129 {}
 130
 131
 132 mutkWallFunctionFvPatchScalarField::mutkWallFunctionFvPatchScalarField
 133 (
 134     const mutkWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
 135     const fvPatch& p,
 136     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 137     const fvPatchFieldMapper& mapper
 138 )
 139 :
 140     fixedValueFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper),
 141     Cmu_(ptf.Cmu_),
 142     kappa_(ptf.kappa_),
 143     E_(ptf.E_),
 144     yPlusLam_(ptf.yPlusLam_)
 145 {}
 146
 147
 148 mutkWallFunctionFvPatchScalarField::mutkWallFunctionFvPatchScalarField
 149 (
 150     const fvPatch& p,
 151     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 152     const dictionary& dict
 153 )
 154 :
 155     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF, dict),
 156     Cmu_(dict.lookupOrDefault<scalar>("Cmu", 0.09)),
 157     kappa_(dict.lookupOrDefault<scalar>("kappa", 0.41)),
 158     E_(dict.lookupOrDefault<scalar>("E", 9.8)),
 159     yPlusLam_(calcYPlusLam(kappa_, E_))
 160 {}
 161
 162
 163 mutkWallFunctionFvPatchScalarField::mutkWallFunctionFvPatchScalarField
 164 (
 165     const mutkWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf
 166 )
 167 :
 168     fixedValueFvPatchScalarField(wfpsf),
 169     Cmu_(wfpsf.Cmu_),
 170     kappa_(wfpsf.kappa_),
 171     E_(wfpsf.E_),
 172     yPlusLam_(wfpsf.yPlusLam_)
 173 {}
 174
 175
 176 mutkWallFunctionFvPatchScalarField::mutkWallFunctionFvPatchScalarField
 177 (
 178     const mutkWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf,
 179     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 180 )
 181 :
 182     fixedValueFvPatchScalarField(wfpsf, iF),
 183     Cmu_(wfpsf.Cmu_),
 184     kappa_(wfpsf.kappa_),
 185     E_(wfpsf.E_),
 186     yPlusLam_(wfpsf.yPlusLam_)
 187 {}
 188
 189
 190 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 191
 192 void mutkWallFunctionFvPatchScalarField::updateCoeffs()
 193 {
 194     if (updated())
 195     {
 196         return;
 197     }
 198
 199     operator==(calcMut());
 200
 201     fixedValueFvPatchScalarField::updateCoeffs();
 202 }
 203
 204
 205 tmp<scalarField> mutkWallFunctionFvPatchScalarField::yPlus() const
 206 {
 207     const label patchI = patch().index();
 208
 209     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
 210     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
 211
 212     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
 213     const volScalarField& k = tk();
 214     const scalarField kwc = k.boundaryField()[patchI].patchInternalField();
 215     const scalarField& muw = rasModel.mu().boundaryField()[patchI];
 216     const scalarField& rhow = rasModel.rho().boundaryField()[patchI];
 217
 218     return pow(Cmu_, 0.25)*y*sqrt(kwc)/(muw/rhow);
 219 }
 220
 221
 222 void mutkWallFunctionFvPatchScalarField::write(Ostream& os) const
 223 {
 224     fvPatchField<scalar>::write(os);
 225     writeLocalEntries(os);
 226     writeEntry("value", os);
 227 }
 228
 229
 230 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 231
 232 makePatchTypeField(fvPatchScalarField, mutkWallFunctionFvPatchScalarField);
 233
 234 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 235
 236 } // End namespace RASModels
 237 } // End namespace compressible
 238 } // End namespace Foam
 239
 240 // ************************************************************************* //