src/lagrangian/intermediate/submodels/Reacting/PhaseChangeModel/LiquidEvaporation/LiquidEvaporation.C

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  20
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  24
  25 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  26
  27 #include "LiquidEvaporation.H"
  28 #include "specie.H"
  29 #include "mathematicalConstants.H"
  30
  31 // * * * * * * * * * * * * * Private Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  32
  33 template<class CloudType>
  34 Foam::scalarField Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::calcXc
  35 (
  36     const label cellI
  37 ) const
  38 {
  39     scalarField Xc(this->owner().mcCarrierThermo().Y().size());
  40
  41     forAll(Xc, i)
  42     {
  43         Xc[i] =
  44             this->owner().mcCarrierThermo().Y()[i][cellI]
  45            /this->owner().mcCarrierThermo().speciesData()[i].W();
  46     }
  47
  48     return Xc/sum(Xc);
  49 }
  50
  51
  52 template <class CloudType>
  53 Foam::scalar Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::Sh
  54 (
  55     const scalar Re,
  56     const scalar Sc
  57 ) const
  58 {
  59     return 2.0 + 0.6*Foam::sqrt(Re)*cbrt(Sc);
  60 }
  61
  62
  63 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  64
  65 template <class CloudType>
  66 Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::LiquidEvaporation
  67 (
  68     const dictionary& dict,
  69     CloudType& owner
  70 )
  71 :
  72     PhaseChangeModel<CloudType>(dict, owner, typeName),
  73     liquids_
  74     (
  75         liquidMixture::New
  76         (
  77             owner.mesh().objectRegistry::lookupObject<dictionary>
  78             (
  79                 owner.carrierThermo().name()
  80             )
  81         )
  82     ),
  83     activeLiquids_(this->coeffDict().lookup("activeLiquids")),
  84     liqToCarrierMap_(activeLiquids_.size(), -1),
  85     liqToLiqMap_(activeLiquids_.size(), -1)
  86 {
  87     if (activeLiquids_.size() == 0)
  88     {
  89         WarningIn
  90         (
  91             "Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::LiquidEvaporation"
  92             "("
  93                 "const dictionary& dict, "
  94                 "CloudType& owner"
  95             ")"
  96         )   << "Evaporation model selected, but no active liquids defined"
  97             << nl << endl;
  98     }
  99
 100     // Determine mapping between liquid and carrier phase species
 101     forAll(activeLiquids_, i)
 102     {
 103         liqToCarrierMap_[i] =
 104             owner.composition().globalCarrierId(activeLiquids_[i]);
 105     }
 106
 107     // Determine mapping between model active liquids and global liquids
 108     label idLiquid = owner.composition().idLiquid();
 109     forAll(activeLiquids_, i)
 110     {
 111         liqToLiqMap_[i] =
 112             owner.composition().localId(idLiquid, activeLiquids_[i]);
 113     }
 114 }
 115
 116
 117 // * * * * * * * * * * * * * * * * Destructor  * * * * * * * * * * * * * * * //
 118
 119 template <class CloudType>
 120 Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::~LiquidEvaporation()
 121 {}
 122
 123
 124 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 125
 126 template<class CloudType>
 127 bool Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::active() const
 128 {
 129     return true;
 130 }
 131
 132
 133 template<class CloudType>
 134 void Foam::LiquidEvaporation<CloudType>::calculate
 135 (
 136     const scalar dt,
 137     const label cellI,
 138     const scalar Re,
 139     const scalar d,
 140     const scalar nu,
 141     const scalar T,
 142     const scalar Ts,
 143     const scalar pc,
 144     scalarField& dMassPC
 145 ) const
 146 {
 147     // construct carrier phase species volume fractions for cell, cellI
 148     scalarField Xc = calcXc(cellI);
 149
 150     // droplet surface area
 151     scalar A = mathematicalConstant::pi*sqr(d);
 152
 153     // calculate mass transfer of each specie in liquid
 154     forAll(activeLiquids_, i)
 155     {
 156         label gid = liqToCarrierMap_[i];
 157         label lid = liqToLiqMap_[i];
 158
 159         // vapour diffusivity [m2/s]
 160         scalar Dab = liquids_->properties()[lid].D(pc, Ts);
 161
 162         // saturation pressure for species i [pa]
 163         // - carrier phase pressure assumed equal to the liquid vapour pressure
 164         //   close to the surface
 165         // NOTE: if pSat > pc then particle is superheated
 166         // calculated evaporation rate will be greater than that of a particle
 167         // at boiling point, but this is not a boiling model
 168         scalar pSat = liquids_->properties()[lid].pv(pc, T);
 169
 170         // Schmidt number
 171         scalar Sc = nu/(Dab + ROOTVSMALL);
 172
 173         // Sherwood number
 174         scalar Sh = this->Sh(Re, Sc);
 175
 176         // mass transfer coefficient [m/s]
 177         scalar kc = Sh*Dab/(d + ROOTVSMALL);
 178
 179         // vapour concentration at droplet surface [kmol/m3] at film temperature
 180         scalar Cs = pSat/(specie::RR*Ts);
 181
 182         // vapour concentration in bulk gas [kmol/m3] at film temperature
 183         scalar Cinf = Xc[gid]*pc/(specie::RR*Ts);
 184
 185         // molar flux of vapour [kmol/m2/s]
 186         scalar Ni = max(kc*(Cs - Cinf), 0.0);
 187
 188         // mass transfer [kg]
 189         dMassPC[lid] += Ni*A*liquids_->properties()[lid].W()*dt;
 190     }
 191 }
 192
 193
 194 // ************************************************************************* //