src/lagrangian/intermediate/submodels/Kinematic/InjectionModel/ConeNozzleInjection/ConeNozzleInjection.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
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   8 License
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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 Class
  25     Foam::ConeNozzleInjection
  26
  27 Description
  28     Cone injection
  29
  30     - User specifies
  31       - time of start of injection
  32       - injector position
  33       - direction (along injection axis)
  34       - parcel flow rate
  35       - inner and outer cone angles
  36
  37     - Parcel diameters obtained by size distribution model
  38
  39     - Parcel velocity is calculated as:
  40
  41         - Constant velocity
  42             U = <specified by user>
  43         - Pressure driven velocity
  44             U = sqrt(2*(Pinj - Pamb)/rho)
  45         - Flow rate and discharge
  46             U = V_dot/(A*Cd)
  47
  48 SourceFiles
  49     ConeNozzleInjection.C
  50
  51 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  52
  53 #ifndef ConeNozzleInjection_H
  54 #define ConeNozzleInjection_H
  55
  56 #include "InjectionModel.H"
  57
  58 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  59
  60 namespace Foam
  61 {
  62
  63 // Forward declaration of classes
  64
  65 template<class Type>
  66 class DataEntry;
  67
  68 class distributionModel;
  69
  70 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  71                      Class ConeNozzleInjection Declaration
  72 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  73
  74 template<class CloudType>
  75 class ConeNozzleInjection
  76 :
  77     public InjectionModel<CloudType>
  78 {
  79 public:
  80
  81     //- Injection method enumeration
  82     enum injectionMethod
  83     {
  84         imPoint,
  85         imDisc
  86     };
  87
  88     //- Flow type enumeration
  89     enum flowType
  90     {
  91         ftConstantVelocity,
  92         ftPressureDrivenVelocity,
  93         ftFlowRateAndDischarge
  94     };
  95
  96
  97 private:
  98
  99     // Private data
 100
 101         //- Point/disc injection method
 102         injectionMethod injectionMethod_;
 103
 104         //- Flow type
 105         flowType flowType_;
 106
 107         //- Outer nozzle diameter [m]
 108         const scalar outerDiameter_;
 109
 110         //- Inner nozzle diameter [m]
 111         const scalar innerDiameter_;
 112
 113         //- Injection duration [s]
 114         const scalar duration_;
 115
 116         //- Injector position [m]
 117         vector position_;
 118
 119         //- Cell containing injector position []
 120         label injectorCell_;
 121
 122         //- Index of tet face for injector cell
 123         label tetFaceI_;
 124
 125         //- Index of tet point for injector cell
 126         label tetPtI_;
 127
 128         //- Injector direction []
 129         vector direction_;
 130
 131         //- Number of parcels to introduce per second []
 132         const label parcelsPerSecond_;
 133
 134         //- Volume flow rate of parcels to introduce relative to SOI [m^3/s]
 135         const autoPtr<DataEntry<scalar> > volumeFlowRate_;
 136
 137         //- Inner cone angle relative to SOI [deg]
 138         const autoPtr<DataEntry<scalar> > thetaInner_;
 139
 140         //- Outer cone angle relative to SOI [deg]
 141         const autoPtr<DataEntry<scalar> > thetaOuter_;
 142
 143         //- Parcel size PDF model
 144         const autoPtr<distributionModels::distributionModel> sizeDistribution_;
 145
 146
 147         // Tangential vectors to the direction vector
 148
 149             //- First tangential vector
 150             vector tanVec1_;
 151
 152             //- Second tangential vector
 153             vector tanVec2_;
 154
 155             //- injection vector orthogonal to direction
 156             vector normal_;
 157
 158
 159         // Velocity model coefficients
 160
 161             //- Constant velocity [m/s]
 162             scalar UMag_;
 163
 164             //- Discharge coefficient, relative to SOI [m/s]
 165             autoPtr<DataEntry<scalar> > Cd_;
 166
 167             //- Injection pressure [Pa]
 168             autoPtr<DataEntry<scalar> > Pinj_;
 169
 170
 171     // Private Member Functions
 172
 173         //- Set the injection type
 174         void setInjectionMethod();
 175
 176         //- Set the injection flow type
 177         void setFlowType();
 178
 179
 180 public:
 181
 182     //- Runtime type information
 183     TypeName("coneNozzleInjection");
 184
 185
 186     // Constructors
 187
 188         //- Construct from dictionary
 189         ConeNozzleInjection(const dictionary& dict, CloudType& owner);
 190
 191         //- Construct copy
 192         ConeNozzleInjection(const ConeNozzleInjection<CloudType>& im);
 193
 194         //- Construct and return a clone
 195         virtual autoPtr<InjectionModel<CloudType> > clone() const
 196         {
 197             return autoPtr<InjectionModel<CloudType> >
 198             (
 199                 new ConeNozzleInjection<CloudType>(*this)
 200             );
 201         }
 202
 203
 204     //- Destructor
 205     virtual ~ConeNozzleInjection();
 206
 207
 208     // Member Functions
 209
 210         //- Return the end-of-injection time
 211         scalar timeEnd() const;
 212
 213         //- Number of parcels to introduce relative to SOI
 214         virtual label parcelsToInject(const scalar time0, const scalar time1);
 215
 216         //- Volume of parcels to introduce relative to SOI
 217         virtual scalar volumeToInject(const scalar time0, const scalar time1);
 218
 219
 220         // Injection geometry
 221
 222             //- Set the injection position and owner cell
 223             virtual void setPositionAndCell
 224             (
 225                 const label parcelI,
 226                 const label nParcels,
 227                 const scalar time,
 228                 vector& position,
 229                 label& cellOwner,
 230                 label& tetFaceI,
 231                 label& tetPtI
 232             );
 233
 234             //- Set the parcel properties
 235             virtual void setProperties
 236             (
 237                 const label parcelI,
 238                 const label nParcels,
 239                 const scalar time,
 240                 typename CloudType::parcelType& parcel
 241             );
 242
 243             //- Flag to identify whether model fully describes the parcel
 244             virtual bool fullyDescribed() const;
 245
 246             //- Return flag to identify whether or not injection of parcelI is
 247             //  permitted
 248             virtual bool validInjection(const label parcelI);
 249 };
 250
 251
 252 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 253
 254 } // End namespace Foam
 255
 256 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 257
 258 #ifdef NoRepository
 259 #   include "ConeNozzleInjection.C"
 260 #endif
 261
 262 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 263
 264 #endif
 265
 266 // ************************************************************************* //