src/regionModels/pyrolysisModels/reactingOneDim/reactingOneDim.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
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  20
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  22     along with OpenFOAM.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 Class
  25     Foam::reactingOneDim
  26
  27 Description
  28     Reacting, 1-D pyrolysis model
  29
  30 SourceFiles
  31     reactingOneDim.C
  32
  33 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  34
  35 #ifndef reactingOneDim_H
  36 #define reactingOneDim_H
  37
  38 #include "pyrolysisModel.H"
  39
  40
  41 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  42
  43 namespace Foam
  44 {
  45 namespace regionModels
  46 {
  47 namespace pyrolysisModels
  48 {
  49
  50
  51 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  52                       Class reactingOneDim Declaration
  53 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  54
  55 class reactingOneDim
  56 :
  57     public pyrolysisModel
  58 {
  59 private:
  60
  61     // Private member functions
  62
  63         //- Disallow default bitwise copy construct
  64         reactingOneDim(const reactingOneDim&);
  65
  66         //- Disallow default bitwise assignment
  67         void operator=(const reactingOneDim&);
  68
  69
  70 protected:
  71
  72     // Protected data
  73
  74         //- Reference to the solid chemistry model
  75         autoPtr<solidChemistryModel> solidChemistry_;
  76
  77         //- Reference to solid thermo
  78         basicSolidThermo& solidThermo_;
  79
  80
  81         // Reference to solid thermo properties
  82
  83             //- Absorption coefficient [1/m]
  84             const volScalarField& kappa_;
  85
  86             //- Thermal conductivity [W/m/K]
  87             const volScalarField& K_;
  88
  89             //- Density [kg/m3]
  90             volScalarField& rho_;
  91
  92             //- List of solid components
  93             PtrList<volScalarField>& Ys_;
  94
  95             // Non-const access to temperature
  96             volScalarField& T_;
  97
  98
  99         //- Name of the radiative flux in the primary region
 100         word primaryRadFluxName_;
 101
 102
 103         // Solution parameters
 104
 105             //- Number of non-orthogonal correctors
 106             label nNonOrthCorr_;
 107
 108             //- Maximum diffussivity
 109             scalar maxDiff_;
 110
 111             //- Minimum delta for combustion
 112             scalar minimumDelta_;
 113
 114
 115         // Fields
 116
 117             //- Total gas mass flux to the primary region [kg/m2/s]
 118             surfaceScalarField phiGas_;
 119
 120             //- Sensible enthalpy gas flux [J/m2/s]
 121             volScalarField phiHsGas_;
 122
 123             //- Heat release [J/s/m3]
 124             volScalarField chemistrySh_;
 125
 126
 127         // Source term fields
 128
 129             //- Coupled region radiative heat flux [W/m2]
 130             //  Requires user to input mapping info for coupled patches
 131             volScalarField QrCoupled_;
 132
 133             //- In depth radiative heat flux [W/m2]
 134             volScalarField Qr_;
 135
 136
 137         // Checks
 138
 139             //- Cumulative lost mass of the condensed phase [kg]
 140             dimensionedScalar lostSolidMass_;
 141
 142             //- Cumulative mass generation of the gas phase [kg]
 143             dimensionedScalar addedGasMass_;
 144
 145             //- Total mass gas flux at the pyrolysing walls [kg/s]
 146             scalar totalGasMassFlux_;
 147
 148             //- Total heat release rate [J/s]
 149             dimensionedScalar totalHeatRR_;
 150
 151
 152     // Protected member functions
 153
 154         //- Read control parameters from dictionary
 155         bool read();
 156
 157         //- Update submodels
 158         void updateFields();
 159
 160         //- Update/move mesh based on change in mass
 161         void updateMesh(const scalarField& mass0);
 162
 163         //- Update radiative flux in pyrolysis region
 164         void updateQr();
 165
 166         //- Update enthalpy flux for pyrolysis gases
 167         void updatePhiGas();
 168
 169         //- Mass check
 170         void calculateMassTransfer();
 171
 172
 173         // Equations
 174
 175             //- Solve continuity equation
 176             void solveContinuity();
 177
 178             //- Solve energy
 179             void solveEnergy();
 180
 181             //- Solve solid species mass conservation
 182             void solveSpeciesMass();
 183
 184
 185 public:
 186
 187     //- Runtime type information
 188     TypeName("reactingOneDim");
 189
 190
 191     // Constructors
 192
 193         //- Construct from type name and mesh
 194         reactingOneDim(const word& modelType, const fvMesh& mesh);
 195
 196
 197     //- Destructor
 198     virtual ~reactingOneDim();
 199
 200
 201     // Member Functions
 202
 203         // Access
 204
 205             //- Fields
 206
 207                 //- Return density [kg/m3]
 208                 virtual const volScalarField& rho() const;
 209
 210                 //- Return const temperature [K]
 211                 virtual const volScalarField& T() const;
 212
 213                 //- Return specific heat capacity [J/kg/K]
 214                 virtual const tmp<volScalarField> Cp() const;
 215
 216                 //- Return the region absorptivity [1/m]
 217                 virtual const volScalarField& kappa() const;
 218
 219                 //- Return the region thermal conductivity [W/m/k]
 220                 virtual const volScalarField& K() const;
 221
 222                 //- Return the total gas mass flux to primary region [kg/m2/s]
 223                 virtual const surfaceScalarField& phiGas() const;
 224
 225
 226         // Solution parameters
 227
 228             //- Return the number of non-orthogonal correctors
 229             inline label nNonOrthCorr() const;
 230
 231             //- Return max diffusivity allowed in the solid
 232             virtual scalar maxDiff() const;
 233
 234
 235         // Helper functions
 236
 237             //- External hook to add mass to the primary region
 238             virtual scalar addMassSources
 239             (
 240                 const label patchI,            // patchI on primary region
 241                 const label faceI              // faceI of patchI
 242             );
 243
 244             //- Mean diffusion number of the solid region
 245             virtual scalar solidRegionDiffNo() const;
 246
 247
 248         // Source fields (read/write access)
 249
 250             //- In depth radiative heat flux
 251             inline const volScalarField& Qr() const;
 252
 253
 254        // Evolution
 255
 256             //- Pre-evolve region
 257             virtual void preEvolveRegion();
 258
 259             //- Evolve the pyrolysis equations
 260             virtual void evolveRegion();
 261
 262
 263        // I-O
 264
 265             //- Provide some feedback
 266             virtual void info() const;
 267 };
 268
 269
 270 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 271
 272 } // End namespace pyrolysisModels
 273 } // End namespace regionModels
 274 } // End namespace Foam
 275
 276 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 277
 278 #include "reactingOneDimI.H"
 279
 280 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 281
 282 #endif
 283
 284 // ************************************************************************* //