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00035
00036 #ifndef DsmcCloud_H
00037 #define DsmcCloud_H
00038
00039 #include <lagrangian/Cloud.H>
00040 #include <dsmc/DsmcBaseCloud.H>
00041 #include <OpenFOAM/IOdictionary.H>
00042 #include <OpenFOAM/autoPtr.H>
00043 #include <OpenFOAM/Random.H>
00044 #include <finiteVolume/fvMesh.H>
00045 #include <finiteVolume/volFields.H>
00046 #include <OpenFOAM/scalarIOField.H>
00047
00048
00049
00050 namespace Foam
00051 {
00052
00053
00054
00055 template<class CloudType>
00056 class BinaryCollisionModel;
00057
00058 template<class CloudType>
00059 class WallInteractionModel;
00060
00061 template<class CloudType>
00062 class InflowBoundaryModel;
00063
00064
00065
00066
00067
00068 template<class ParcelType>
00069 class DsmcCloud
00070 :
00071 public Cloud<ParcelType>,
00072 public DsmcBaseCloud
00073 {
00074
00075
00076
00077
00078 const word cloudName_;
00079
00080
00081 const fvMesh& mesh_;
00082
00083
00084 IOdictionary particleProperties_;
00085
00086
00087
00088
00089
00090 List<word> typeIdList_;
00091
00092
00093 scalar nParticle_;
00094
00095
00096 List<DynamicList<ParcelType*> > cellOccupancy_;
00097
00098
00099
00100
00101 volScalarField sigmaTcRMax_;
00102
00103
00104 scalarField collisionSelectionRemainder_;
00105
00106
00107 volScalarField q_;
00108
00109
00110 volVectorField fD_;
00111
00112
00113 volScalarField rhoN_;
00114
00115
00116 volScalarField rhoM_;
00117
00118
00119 volScalarField dsmcRhoN_;
00120
00121
00122 volScalarField linearKE_;
00123
00124
00125 volScalarField internalE_;
00126
00127
00128 volScalarField iDof_;
00129
00130
00131 volVectorField momentum_;
00132
00133
00134 List<typename ParcelType::constantProperties> constProps_;
00135
00136
00137 Random rndGen_;
00138
00139
00140
00141
00142
00143 volScalarField boundaryT_;
00144
00145
00146 volVectorField boundaryU_;
00147
00148
00149
00150
00151
00152 autoPtr<BinaryCollisionModel<DsmcCloud<ParcelType> > >
00153 binaryCollisionModel_;
00154
00155
00156 autoPtr<WallInteractionModel<DsmcCloud<ParcelType> > >
00157 wallInteractionModel_;
00158
00159
00160 autoPtr<InflowBoundaryModel<DsmcCloud<ParcelType> > >
00161 inflowBoundaryModel_;
00162
00163
00164
00165
00166
00167 void buildConstProps();
00168
00169
00170 void buildCellOccupancy();
00171
00172
00173 void initialise(const IOdictionary& dsmcInitialiseDict);
00174
00175
00176 void collisions();
00177
00178
00179 void resetFields();
00180
00181
00182 void calculateFields();
00183
00184
00185 DsmcCloud(const DsmcCloud&);
00186
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00188 void operator=(const DsmcCloud&);
00189
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00191 public:
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00193
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00195
00196 static scalar kb;
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00198
00199
00200
00201
00202
00203 DsmcCloud
00204 (
00205 const word& cloudName,
00206 const fvMesh& mesh,
00207 bool readFields = true
00208 );
00209
00210
00211 DsmcCloud
00212 (
00213 const word& cloudName,
00214 const fvMesh& mesh,
00215 const IOdictionary& dsmcInitialiseDict
00216 );
00217
00218
00219
00220 virtual ~DsmcCloud();
00221
00222
00223
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00229
00230 inline const word& cloudName() const;
00231
00232
00233 inline const fvMesh& mesh() const;
00234
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00239 inline const IOdictionary& particleProperties() const;
00240
00241
00242 inline const List<word>& typeIdList() const;
00243
00244
00245
00246 inline scalar nParticle() const;
00247
00248
00249 inline const List<DynamicList<ParcelType*> >&
00250 cellOccupancy() const;
00251
00252
00253
00254 inline volScalarField& sigmaTcRMax();
00255
00256
00257
00258 inline scalarField& collisionSelectionRemainder();
00259
00260
00261 inline const List<typename ParcelType::constantProperties>&
00262 constProps() const;
00263
00264
00265 inline const typename ParcelType::constantProperties&
00266 constProps(label typeId) const;
00267
00268
00269 inline Random& rndGen();
00270
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00273
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00275 inline volScalarField::GeometricBoundaryField& qBF();
00276
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00278 inline volVectorField::GeometricBoundaryField& fDBF();
00279
00280
00281 inline volScalarField::GeometricBoundaryField& rhoNBF();
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00283
00284 inline volScalarField::GeometricBoundaryField& rhoMBF();
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00288 inline volScalarField::GeometricBoundaryField& linearKEBF();
00289
00290
00291
00292 inline volScalarField::GeometricBoundaryField& internalEBF();
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00296 inline volScalarField::GeometricBoundaryField& iDofBF();
00297
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00299 inline volVectorField::GeometricBoundaryField& momentumBF();
00300
00301
00302
00303
00304
00305 inline const volScalarField& boundaryT() const;
00306
00307
00308 inline const volVectorField& boundaryU() const;
00309
00310
00311 inline const volScalarField& q() const;
00312
00313
00314 inline const volVectorField& fD() const;
00315
00316
00317 inline const volScalarField& rhoN() const;
00318
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00320 inline const volScalarField& rhoM() const;
00321
00322
00323 inline const volScalarField& dsmcRhoN() const;
00324
00325
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00327 inline const volScalarField& linearKE() const;
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00330 inline const volScalarField& internalE() const;
00331
00332
00333 inline const volScalarField& iDof() const;
00334
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00336 inline const volVectorField& momentum() const;
00337
00338
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00340
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00343 vector equipartitionLinearVelocity
00344 (
00345 scalar temperature,
00346 scalar mass
00347 );
00348
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00350
00351
00352 scalar equipartitionInternalEnergy
00353 (
00354 scalar temperature,
00355 scalar internalDegreesOfFreedom
00356 );
00357
00358
00359
00360
00361 inline scalar maxwellianAverageSpeed
00362 (
00363 scalar temperature,
00364 scalar mass
00365 ) const;
00366
00367 inline scalarField maxwellianAverageSpeed
00368 (
00369 scalarField temperature,
00370 scalar mass
00371 ) const;
00372
00373
00374 inline scalar maxwellianRMSSpeed
00375 (
00376 scalar temperature,
00377 scalar mass
00378 ) const;
00379
00380 inline scalarField maxwellianRMSSpeed
00381 (
00382 scalarField temperature,
00383 scalar mass
00384 ) const;
00385
00386
00387 inline scalar maxwellianMostProbableSpeed
00388 (
00389 scalar temperature,
00390 scalar mass
00391 ) const;
00392
00393 inline scalarField maxwellianMostProbableSpeed
00394 (
00395 scalarField temperature,
00396 scalar mass
00397 ) const;
00398
00399
00400
00401
00402
00403 inline const BinaryCollisionModel<DsmcCloud<ParcelType> >&
00404 binaryCollision() const;
00405
00406
00407 inline BinaryCollisionModel<DsmcCloud<ParcelType> >&
00408 binaryCollision();
00409
00410
00411 inline const WallInteractionModel<DsmcCloud<ParcelType> >&
00412 wallInteraction() const;
00413
00414
00415 inline WallInteractionModel<DsmcCloud<ParcelType> >&
00416 wallInteraction();
00417
00418
00419 inline const InflowBoundaryModel<DsmcCloud<ParcelType> >&
00420 inflowBoundary() const;
00421
00422
00423 inline InflowBoundaryModel<DsmcCloud<ParcelType> >&
00424 inflowBoundary();
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00430 inline scalar massInjected() const;
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00433 inline scalar massInSystem() const;
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00436 inline vector linearMomentumOfSystem() const;
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00440
00441
00442 inline scalar internalEnergyOfSystem() const;
00443
00444
00445 void info() const;
00446
00447
00448 void dumpParticlePositions() const;
00449
00450
00451
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00454
00455
00456 void addNewParcel
00457 (
00458 const vector& position,
00459 const vector& U,
00460 const scalar Ei,
00461 const label cellId,
00462 const label typeId
00463 );
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00465
00466 void evolve();
00467
00468
00469 inline void clear();
00470 };
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00472
00473
00474
00475 }
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00479 #include "DsmcCloudI_.H"
00480
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00483 #ifdef NoRepository
00484 # include "DsmcCloud_.C"
00485 #endif
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