src/postProcessing/functionObjects/forces/pointPatchFields/derived/sixDoFRigidBodyMotion/sixDoFRigidBodyMotionI.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   4    \\    /   O peration     |
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  10
  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
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  16     OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
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  19     for more details.
  20
  21     You should have received a copy of the GNU General Public License
  22     along with OpenFOAM.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  25
  26 // * * * * * * * * * * * * * Private Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  27
  28 inline Foam::tensor
  29 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotationTensorX(scalar phi) const
  30 {
  31     return tensor
  32     (
  33         1, 0, 0,
  34         0, Foam::cos(phi), -Foam::sin(phi),
  35         0, Foam::sin(phi), Foam::cos(phi)
  36     );
  37 }
  38
  39
  40 inline Foam::tensor
  41 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotationTensorY(scalar phi) const
  42 {
  43     return tensor
  44     (
  45         Foam::cos(phi), 0, Foam::sin(phi),
  46         0, 1, 0,
  47         -Foam::sin(phi), 0, Foam::cos(phi)
  48     );
  49 }
  50
  51
  52 inline Foam::tensor
  53 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotationTensorZ(scalar phi) const
  54 {
  55     return tensor
  56     (
  57         Foam::cos(phi), -Foam::sin(phi), 0,
  58         Foam::sin(phi), Foam::cos(phi), 0,
  59         0, 0, 1
  60     );
  61 }
  62
  63
  64 inline void Foam::sixDoFRigidBodyMotion::rotate
  65 (
  66     tensor& Q,
  67     vector& pi,
  68     scalar deltaT
  69 ) const
  70 {
  71     tensor R;
  72
  73     R = rotationTensorX(0.5*deltaT*pi.x()/momentOfInertia_.xx());
  74     pi = pi & R;
  75     Q = Q & R;
  76
  77     R = rotationTensorY(0.5*deltaT*pi.y()/momentOfInertia_.yy());
  78     pi = pi & R;
  79     Q = Q & R;
  80
  81     R = rotationTensorZ(deltaT*pi.z()/momentOfInertia_.zz());
  82     pi = pi & R;
  83     Q = Q & R;
  84
  85     R = rotationTensorY(0.5*deltaT*pi.y()/momentOfInertia_.yy());
  86     pi = pi & R;
  87     Q = Q & R;
  88
  89     R = rotationTensorX(0.5*deltaT*pi.x()/momentOfInertia_.xx());
  90     pi = pi & R;
  91     Q = Q & R;
  92 }
  93
  94
  95 inline const Foam::sixDoFRigidBodyMotionState&
  96 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::motionState() const
  97 {
  98     return motionState_;
  99 }
 100
 101
 102 inline const Foam::PtrList<Foam::sixDoFRigidBodyMotionRestraint>&
 103 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::restraints() const
 104 {
 105     return restraints_;
 106 }
 107
 108
 109 inline const Foam::wordList& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::restraintNames() const
 110 {
 111     return restraintNames_;
 112 }
 113
 114
 115 inline const Foam::PtrList<Foam::sixDoFRigidBodyMotionConstraint>&
 116 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::constraints() const
 117 {
 118     return constraints_;
 119 }
 120
 121
 122 inline const Foam::wordList&
 123 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::constraintNames() const
 124 {
 125     return constraintNames_;
 126 }
 127
 128
 129 inline Foam::label Foam::sixDoFRigidBodyMotion::maxConstraintIterations() const
 130 {
 131     return maxConstraintIterations_;
 132 }
 133
 134
 135 inline const Foam::point&
 136 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialCentreOfMass() const
 137 {
 138     return initialCentreOfMass_;
 139 }
 140
 141
 142 inline const Foam::tensor&
 143 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialQ() const
 144 {
 145     return initialQ_;
 146 }
 147
 148
 149 inline const Foam::tensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::Q() const
 150 {
 151     return motionState_.Q();
 152 }
 153
 154
 155 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::v() const
 156 {
 157     return motionState_.v();
 158 }
 159
 160
 161 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::a() const
 162 {
 163     return motionState_.a();
 164 }
 165
 166
 167 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::pi() const
 168 {
 169     return motionState_.pi();
 170 }
 171
 172
 173 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::tau() const
 174 {
 175     return motionState_.tau();
 176 }
 177
 178
 179 inline Foam::point& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialCentreOfMass()
 180 {
 181     return initialCentreOfMass_;
 182 }
 183
 184
 185 inline Foam::tensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::initialQ()
 186 {
 187     return initialQ_;
 188 }
 189
 190
 191 inline Foam::tensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::Q()
 192 {
 193     return motionState_.Q();
 194 }
 195
 196
 197 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::v()
 198 {
 199     return motionState_.v();
 200 }
 201
 202
 203 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::a()
 204 {
 205     return motionState_.a();
 206 }
 207
 208
 209 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::pi()
 210 {
 211     return motionState_.pi();
 212 }
 213
 214
 215 inline Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::tau()
 216 {
 217     return motionState_.tau();
 218 }
 219
 220
 221 // * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * * //
 222
 223 inline Foam::tmp<Foam::pointField>
 224 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentPosition(const pointField& pInitial) const
 225 {
 226     return
 227     (
 228         centreOfMass()
 229       + (Q() & initialQ_.T() & (pInitial - initialCentreOfMass_)))
 230     ;
 231 }
 232
 233
 234 inline Foam::point Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentPosition
 235 (
 236     const point& pInitial
 237 ) const
 238 {
 239     return
 240     (
 241         centreOfMass()
 242       + (Q() & initialQ_.T() & (pInitial - initialCentreOfMass_))
 243     );
 244 }
 245
 246
 247 inline Foam::vector Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentOrientation
 248 (
 249     const vector& vInitial
 250 ) const
 251 {
 252     return (Q() & initialQ_.T() & vInitial);
 253 }
 254
 255
 256 inline const Foam::tensor&
 257 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::orientation() const
 258 {
 259     return Q();
 260 }
 261
 262
 263 inline Foam::vector Foam::sixDoFRigidBodyMotion::omega() const
 264 {
 265     return  Q() & (inv(momentOfInertia_) & pi());
 266 }
 267
 268
 269 inline Foam::point Foam::sixDoFRigidBodyMotion::currentVelocity
 270 (
 271     const point& pt
 272 ) const
 273 {
 274     return (omega() ^ (pt - centreOfMass())) + v();
 275 }
 276
 277
 278 inline const Foam::point& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::centreOfMass() const
 279 {
 280     return motionState_.centreOfMass();
 281 }
 282
 283
 284 inline const Foam::diagTensor&
 285 Foam::sixDoFRigidBodyMotion::momentOfInertia() const
 286 {
 287     return momentOfInertia_;
 288 }
 289
 290
 291 inline Foam::scalar Foam::sixDoFRigidBodyMotion::mass() const
 292 {
 293     return mass_;
 294 }
 295
 296
 297 inline bool Foam::sixDoFRigidBodyMotion::report() const
 298 {
 299     return report_;
 300 }
 301
 302
 303 inline Foam::point& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::centreOfMass()
 304 {
 305     return motionState_.centreOfMass();
 306 }
 307
 308
 309 inline Foam::diagTensor& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::momentOfInertia()
 310 {
 311     return momentOfInertia_;
 312 }
 313
 314
 315 inline Foam::scalar& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::mass()
 316 {
 317     return mass_;
 318 }
 319
 320 // ************************************************************************* //