src/thermophysicalModels/specie/thermo/specieThermo/specieThermoI.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   4    \\    /   O peration     |
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  20
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  22     along with OpenFOAM.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  25
  26 #include "specieThermo.H"
  27
  28 // * * * * * * * * * * * * * Private Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  29
  30 template<class Thermo>
  31 inline Foam::specieThermo<Thermo>::specieThermo
  32 (
  33     const Thermo& sp
  34 )
  35 :
  36     Thermo(sp)
  37 {}
  38
  39
  40 template<class Thermo>
  41 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::T
  42 (
  43     scalar f,
  44     scalar T0,
  45     scalar (specieThermo<Thermo>::*F)(const scalar) const,
  46     scalar (specieThermo<Thermo>::*dFdT)(const scalar) const,
  47     scalar (specieThermo<Thermo>::*limit)(const scalar) const
  48 ) const
  49 {
  50     scalar Test = T0;
  51     scalar Tnew = T0;
  52     scalar Ttol = T0*tol_;
  53     int    iter = 0;
  54
  55     do
  56     {
  57         Test = Tnew;
  58         Tnew =
  59             (this->*limit)(Test - ((this->*F)(Test) - f)/(this->*dFdT)(Test));
  60
  61         if (iter++ > maxIter_)
  62         {
  63             FatalErrorIn
  64             (
  65                 "specieThermo<Thermo>::T(scalar f, scalar T0, "
  66                 "scalar (specieThermo<Thermo>::*F)(const scalar) const, "
  67                 "scalar (specieThermo<Thermo>::*dFdT)(const scalar) const"
  68                 ") const"
  69             )   << "Maximum number of iterations exceeded"
  70                 << abort(FatalError);
  71         }
  72
  73     } while (mag(Tnew - Test) > Ttol);
  74
  75     return Tnew;
  76 }
  77
  78
  79 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  80
  81 template<class Thermo>
  82 inline Foam::specieThermo<Thermo>::specieThermo
  83 (
  84     const word& name,
  85     const specieThermo& st
  86 )
  87 :
  88     Thermo(name, st)
  89 {}
  90
  91
  92 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
  93
  94 template<class Thermo>
  95 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::cv(const scalar T) const
  96 {
  97     return this->cp(T) - this->RR;
  98 }
  99
 100
 101 template<class Thermo>
 102 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::gamma(const scalar T) const
 103 {
 104     scalar CP = this->cp(T);
 105     return CP/(CP - this->RR);
 106 }
 107
 108
 109 template<class Thermo>
 110 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::e(const scalar T) const
 111 {
 112     return this->h(T) - this->RR*(T - this->Tstd);
 113 }
 114
 115
 116 template<class Thermo>
 117 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::es(const scalar T) const
 118 {
 119     return this->hs(T) - this->RR*(T - this->Tstd);
 120 }
 121
 122
 123 template<class Thermo>
 124 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::g(const scalar T) const
 125 {
 126     return this->h(T) - T*this->s(T);
 127 }
 128
 129
 130 template<class Thermo>
 131 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::a(const scalar T) const
 132 {
 133     return this->e(T) - T*this->s(T);
 134 }
 135
 136
 137 template<class Thermo>
 138 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Cp(const scalar T) const
 139 {
 140     return this->cp(T)/this->W();
 141 }
 142
 143
 144 template<class Thermo>
 145 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Cv(const scalar T) const
 146 {
 147     return this->cv(T)/this->W();
 148 }
 149
 150
 151 template<class Thermo>
 152 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::H(const scalar T) const
 153 {
 154     return this->h(T)/this->W();
 155 }
 156
 157
 158 template<class Thermo>
 159 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Hs(const scalar T) const
 160 {
 161     return this->hs(T)/this->W();
 162 }
 163
 164
 165 template<class Thermo>
 166 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Hc() const
 167 {
 168     return this->hc()/this->W();
 169 }
 170
 171
 172 template<class Thermo>
 173 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::S(const scalar T) const
 174 {
 175     return this->s(T)/this->W();
 176 }
 177
 178
 179 template<class Thermo>
 180 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::E(const scalar T) const
 181 {
 182     return this->e(T)/this->W();
 183 }
 184
 185
 186 template<class Thermo>
 187 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::G(const scalar T) const
 188 {
 189     return this->g(T)/this->W();
 190 }
 191
 192
 193 template<class Thermo>
 194 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::A(const scalar T) const
 195 {
 196     return this->a(T)/this->W();
 197 }
 198
 199
 200 template<class Thermo>
 201 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::K(const scalar T) const
 202 {
 203     scalar arg = -this->nMoles()*this->g(T)/(this->RR*T);
 204
 205     if (arg < 600.0)
 206     {
 207         return ::exp(arg);
 208     }
 209     else
 210     {
 211         return VGREAT;
 212     }
 213 }
 214
 215
 216 template<class Thermo>
 217 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Kp(const scalar T) const
 218 {
 219     return K(T);
 220 }
 221
 222
 223 template<class Thermo>
 224 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Kc(const scalar T) const
 225 {
 226     if (equal(this->nMoles(), SMALL))
 227     {
 228         return Kp(T);
 229     }
 230     else
 231     {
 232         return Kp(T)*pow(this->Pstd/(this->RR*T), this->nMoles());
 233     }
 234 }
 235
 236
 237 template<class Thermo>
 238 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Kx
 239 (
 240     const scalar T,
 241     const scalar p
 242 ) const
 243 {
 244     if (equal(this->nMoles(), SMALL))
 245     {
 246         return Kp(T);
 247     }
 248     else
 249     {
 250         return Kp(T)*pow(this->Pstd/p, this->nMoles());
 251     }
 252 }
 253
 254
 255 template<class Thermo>
 256 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::Kn
 257 (
 258     const scalar T,
 259     const scalar p,
 260     const scalar n
 261 ) const
 262 {
 263     if (equal(this->nMoles(), SMALL))
 264     {
 265         return Kp(T);
 266     }
 267     else
 268     {
 269         return Kp(T)*pow(n*this->Pstd/p, this->nMoles());
 270     }
 271 }
 272
 273
 274 template<class Thermo>
 275 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::TH
 276 (
 277     const scalar h,
 278     const scalar T0
 279 ) const
 280 {
 281     return T
 282     (
 283         h,
 284         T0,
 285         &specieThermo<Thermo>::H,
 286         &specieThermo<Thermo>::Cp,
 287         &specieThermo<Thermo>::limit
 288     );
 289 }
 290
 291
 292 template<class Thermo>
 293 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::THs
 294 (
 295     const scalar hs,
 296     const scalar T0
 297 ) const
 298 {
 299     return T
 300     (
 301         hs,
 302         T0,
 303         &specieThermo<Thermo>::Hs,
 304         &specieThermo<Thermo>::Cp,
 305         &specieThermo<Thermo>::limit
 306     );
 307 }
 308
 309
 310 template<class Thermo>
 311 inline Foam::scalar Foam::specieThermo<Thermo>::TE
 312 (
 313     const scalar e,
 314     const scalar T0
 315 ) const
 316 {
 317     return T
 318     (
 319         e,
 320         T0,
 321         &specieThermo<Thermo>::E,
 322         &specieThermo<Thermo>::Cv,
 323         &specieThermo<Thermo>::limit
 324     );
 325 }
 326
 327
 328 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Operators  * * * * * * * * * * * * * //
 329
 330 template<class Thermo>
 331 inline void Foam::specieThermo<Thermo>::operator+=
 332 (
 333     const specieThermo<Thermo>& st
 334 )
 335 {
 336     Thermo::operator+=(st);
 337 }
 338
 339
 340 template<class Thermo>
 341 inline void Foam::specieThermo<Thermo>::operator-=
 342 (
 343     const specieThermo<Thermo>& st
 344 )
 345 {
 346     Thermo::operator-=(st);
 347 }
 348
 349
 350 template<class Thermo>
 351 inline void Foam::specieThermo<Thermo>::operator*=(const scalar s)
 352 {
 353     Thermo::operator*=(s);
 354 }
 355
 356
 357 // * * * * * * * * * * * * * * * Friend Operators  * * * * * * * * * * * * * //
 358
 359 template<class Thermo>
 360 inline Foam::specieThermo<Thermo> Foam::operator+
 361 (
 362     const specieThermo<Thermo>& st1,
 363     const specieThermo<Thermo>& st2
 364 )
 365 {
 366     return specieThermo<Thermo>
 367     (
 368         static_cast<const Thermo&>(st1) + static_cast<const Thermo&>(st2)
 369     );
 370 }
 371
 372
 373 template<class Thermo>
 374 inline Foam::specieThermo<Thermo> Foam::operator-
 375 (
 376     const specieThermo<Thermo>& st1,
 377     const specieThermo<Thermo>& st2
 378 )
 379 {
 380     return specieThermo<Thermo>
 381     (
 382         static_cast<const Thermo&>(st1) - static_cast<const Thermo&>(st2)
 383     );
 384 }
 385
 386
 387 template<class Thermo>
 388 inline Foam::specieThermo<Thermo> Foam::operator*
 389 (
 390     const scalar s,
 391     const specieThermo<Thermo>& st
 392 )
 393 {
 394     return specieThermo<Thermo>
 395     (
 396         s*static_cast<const Thermo&>(st)
 397     );
 398 }
 399
 400
 401 template<class Thermo>
 402 inline Foam::specieThermo<Thermo> Foam::operator==
 403 (
 404     const specieThermo<Thermo>& st1,
 405     const specieThermo<Thermo>& st2
 406 )
 407 {
 408     return st2 - st1;
 409 }
 410
 411
 412 // ************************************************************************* //