src/regionModels/pyrolysisModels/reactingOneDim/reactingOneDim.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   4    \\    /   O peration     |
   5     \\  /    A nd           | Copyright (C) 2011 OpenFOAM Foundation
   6      \\/     M anipulation  |
   7 -------------------------------------------------------------------------------
   8 License
   9     This file is part of OpenFOAM.
  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
  13     the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  14     (at your option) any later version.
  15
  16     OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17     ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  18     FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  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::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 namespace Foam
  43 {
  44 namespace regionModels
  45 {
  46 namespace pyrolysisModels
  47 {
  48
  49
  50 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  51                       Class reactingOneDim Declaration
  52 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  53
  54 class reactingOneDim
  55 :
  56     public pyrolysisModel
  57 {
  58 private:
  59
  60     // Private member functions
  61
  62         //- Disallow default bitwise copy construct
  63         reactingOneDim(const reactingOneDim&);
  64
  65         //- Disallow default bitwise assignment
  66         void operator=(const reactingOneDim&);
  67
  68         //- Read model controls
  69         void readReactingOneDimControls();
  70
  71
  72 protected:
  73
  74     // Protected data
  75
  76         //- Reference to the solid chemistry model
  77         autoPtr<solidChemistryModel> solidChemistry_;
  78
  79         //- Reference to solid thermo
  80         basicSolidThermo& solidThermo_;
  81
  82
  83         // Reference to solid thermo properties
  84
  85             //- Absorption coefficient [1/m]
  86             const volScalarField& kappa_;
  87
  88             //- Thermal conductivity [W/m/K]
  89             const volScalarField& K_;
  90
  91             //- Density [kg/m3]
  92             volScalarField& rho_;
  93
  94             //- List of solid components
  95             PtrList<volScalarField>& Ys_;
  96
  97             // Non-const access to temperature
  98             volScalarField& T_;
  99
 100
 101         //- Name of the radiative flux in the primary region
 102         word primaryRadFluxName_;
 103
 104
 105         // Solution parameters
 106
 107             //- Number of non-orthogonal correctors
 108             label nNonOrthCorr_;
 109
 110             //- Maximum diffussivity
 111             scalar maxDiff_;
 112
 113             //- Minimum delta for combustion
 114             scalar minimumDelta_;
 115
 116
 117         // Fields
 118
 119             //- Total gas mass flux to the primary region [kg/m2/s]
 120             surfaceScalarField phiGas_;
 121
 122             //- Sensible enthalpy gas flux [J/m2/s]
 123             volScalarField phiHsGas_;
 124
 125             //- Heat release [J/s/m3]
 126             volScalarField chemistrySh_;
 127
 128
 129         // Source term fields
 130
 131             //- Coupled region radiative heat flux [W/m2]
 132             //  Requires user to input mapping info for coupled patches
 133             volScalarField QrCoupled_;
 134
 135             //- In depth radiative heat flux [W/m2]
 136             volScalarField Qr_;
 137
 138
 139         // Checks
 140
 141             //- Cumulative lost mass of the condensed phase [kg]
 142             dimensionedScalar lostSolidMass_;
 143
 144             //- Cumulative mass generation of the gas phase [kg]
 145             dimensionedScalar addedGasMass_;
 146
 147             //- Total mass gas flux at the pyrolysing walls [kg/s]
 148             scalar totalGasMassFlux_;
 149
 150             //- Total heat release rate [J/s]
 151             dimensionedScalar totalHeatRR_;
 152
 153
 154     // Protected member functions
 155
 156         //- Read control parameters
 157         bool read();
 158
 159         //- Read control parameters from dict
 160         bool read(const dictionary& dict);
 161
 162         //- Update submodels
 163         void updateFields();
 164
 165         //- Update/move mesh based on change in mass
 166         void updateMesh(const scalarField& mass0);
 167
 168         //- Update radiative flux in pyrolysis region
 169         void updateQr();
 170
 171         //- Update enthalpy flux for pyrolysis gases
 172         void updatePhiGas();
 173
 174         //- Mass check
 175         void calculateMassTransfer();
 176
 177
 178         // Equations
 179
 180             //- Solve continuity equation
 181             void solveContinuity();
 182
 183             //- Solve energy
 184             void solveEnergy();
 185
 186             //- Solve solid species mass conservation
 187             void solveSpeciesMass();
 188
 189
 190 public:
 191
 192     //- Runtime type information
 193     TypeName("reactingOneDim");
 194
 195
 196     // Constructors
 197
 198         //- Construct from type name and mesh
 199         reactingOneDim(const word& modelType, const fvMesh& mesh);
 200
 201         //- Construct from type name, mesh and dictionary
 202         reactingOneDim
 203         (
 204             const word& modelType,
 205             const fvMesh& mesh,
 206             const dictionary& dict
 207         );
 208
 209
 210     //- Destructor
 211     virtual ~reactingOneDim();
 212
 213
 214     // Member Functions
 215
 216         // Access
 217
 218             //- Fields
 219
 220                 //- Return density [kg/m3]
 221                 virtual const volScalarField& rho() const;
 222
 223                 //- Return const temperature [K]
 224                 virtual const volScalarField& T() const;
 225
 226                 //- Return specific heat capacity [J/kg/K]
 227                 virtual const tmp<volScalarField> Cp() const;
 228
 229                 //- Return the region absorptivity [1/m]
 230                 virtual const volScalarField& kappa() const;
 231
 232                 //- Return the region thermal conductivity [W/m/k]
 233                 virtual const volScalarField& K() const;
 234
 235                 //- Return the total gas mass flux to primary region [kg/m2/s]
 236                 virtual const surfaceScalarField& phiGas() const;
 237
 238
 239         // Solution parameters
 240
 241             //- Return the number of non-orthogonal correctors
 242             inline label nNonOrthCorr() const;
 243
 244             //- Return max diffusivity allowed in the solid
 245             virtual scalar maxDiff() const;
 246
 247
 248         // Helper functions
 249
 250             //- External hook to add mass to the primary region
 251             virtual scalar addMassSources
 252             (
 253                 const label patchI,            // patchI on primary region
 254                 const label faceI              // faceI of patchI
 255             );
 256
 257             //- Mean diffusion number of the solid region
 258             virtual scalar solidRegionDiffNo() const;
 259
 260
 261         // Source fields (read/write access)
 262
 263             //- In depth radiative heat flux
 264             inline const volScalarField& Qr() const;
 265
 266
 267        // Evolution
 268
 269             //- Pre-evolve region
 270             virtual void preEvolveRegion();
 271
 272             //- Evolve the pyrolysis equations
 273             virtual void evolveRegion();
 274
 275
 276        // I-O
 277
 278             //- Provide some feedback
 279             virtual void info() const;
 280 };
 281
 282
 283 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 284
 285 } // End namespace pyrolysisModels
 286 } // End namespace regionModels
 287 } // End namespace Foam
 288
 289 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 290
 291 #include "reactingOneDimI.H"
 292
 293 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 294
 295 #endif
 296
 297 // ************************************************************************* //