src/turbulenceModels/incompressible/LES/kOmegaSSTSAS/kOmegaSSTSAS.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   4    \\    /   O peration     |
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   7 -------------------------------------------------------------------------------
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  10
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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::incompressible::LESModels::kOmegaSSTSAS
  26
  27 Description
  28     kOmegaSSTSAS LES turbulence model for incompressible flows
  29     based on:
  30
  31     "Evaluation of the SST-SAS model: channel flow, asymmetric diffuser
  32     and axi-symmetric hill".
  33     European Conference on Computational Fluid Dynamics ECCOMAS CFD 2006.
  34     Lars Davidson
  35
  36
  37     The first term of the Qsas expression is corrected following:
  38
  39     DESider A European Effort on Hybrid RANS-LES Modelling:
  40     Results of the European-Union Funded Project, 2004 - 2007
  41     (Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design).
  42     Chapter 2, section 8 Formulation of the Scale-Adaptive Simulation (SAS)
  43     Model during the DESIDER Project. Published in Springer-Verlag Berlin
  44     Heidelberg 2009.
  45     F. R. Menter and Y. Egorov.
  46
  47
  48 SourceFiles
  49     kOmegaSSTSAS.C
  50
  51 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  52
  53 #ifndef kOmegaSSTSAS_H
  54 #define kOmegaSSTSAS_H
  55
  56 #include "LESModel.H"
  57 #include "volFields.H"
  58 #include "wallDist.H"
  59
  60 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  61
  62 namespace Foam
  63 {
  64 namespace incompressible
  65 {
  66 namespace LESModels
  67 {
  68
  69 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  70                         Class kOmegaSSTSAS Declaration
  71 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  72
  73 class kOmegaSSTSAS
  74 :
  75     public LESModel
  76 {
  77     // Private Member Functions
  78
  79         //- Update sub-grid scale fields
  80         void updateSubGridScaleFields(const volScalarField& D);
  81
  82         // Disallow default bitwise copy construct and assignment
  83         kOmegaSSTSAS(const kOmegaSSTSAS&);
  84         kOmegaSSTSAS& operator=(const kOmegaSSTSAS&);
  85
  86
  87 protected:
  88
  89     // Protected data
  90
  91         // Model constants
  92
  93             dimensionedScalar alphaK1_;
  94             dimensionedScalar alphaK2_;
  95
  96             dimensionedScalar alphaOmega1_;
  97             dimensionedScalar alphaOmega2_;
  98
  99             dimensionedScalar gamma1_;
 100             dimensionedScalar gamma2_;
 101
 102             dimensionedScalar beta1_;
 103             dimensionedScalar beta2_;
 104
 105             dimensionedScalar betaStar_;
 106
 107             dimensionedScalar a1_;
 108             dimensionedScalar c1_;
 109             dimensionedScalar Cs_;
 110
 111             dimensionedScalar alphaPhi_;
 112             dimensionedScalar zetaTilda2_;
 113             dimensionedScalar FSAS_;
 114
 115             dimensionedScalar omegaMin_;
 116
 117             wallDist y_;
 118             dimensionedScalar Cmu_;
 119             dimensionedScalar kappa_;
 120
 121
 122         // Fields
 123
 124             volScalarField k_;
 125             volScalarField omega_;
 126             volScalarField nuSgs_;
 127
 128
 129     // Protected Member Functions
 130
 131         tmp<volScalarField> Lvk2
 132         (
 133             const volScalarField& S2
 134         ) const;
 135
 136         tmp<volScalarField> F1(const volScalarField& CDkOmega) const;
 137         tmp<volScalarField> F2() const;
 138
 139         tmp<volScalarField> blend
 140         (
 141             const volScalarField& F1,
 142             const dimensionedScalar& psi1,
 143             const dimensionedScalar& psi2
 144         ) const
 145         {
 146             return F1*(psi1 - psi2) + psi2;
 147         }
 148
 149         tmp<volScalarField> alphaK
 150         (
 151             const volScalarField& F1
 152         ) const
 153         {
 154             return blend(F1, alphaK1_, alphaK2_);
 155         }
 156
 157         tmp<volScalarField> alphaOmega
 158         (
 159              const volScalarField& F1
 160         ) const
 161         {
 162             return blend(F1, alphaOmega1_, alphaOmega2_);
 163         }
 164
 165         tmp<volScalarField> beta
 166         (
 167             const volScalarField& F1
 168         ) const
 169         {
 170             return blend(F1, beta1_, beta2_);
 171         }
 172
 173         tmp<volScalarField> gamma
 174         (
 175             const volScalarField& F1
 176         ) const
 177         {
 178             return blend(F1, gamma1_, gamma2_);
 179         }
 180
 181
 182 public:
 183
 184     //- Runtime type information
 185     TypeName("kOmegaSSTSAS");
 186
 187
 188     // Constructors
 189
 190         //- Construct from components
 191         kOmegaSSTSAS
 192         (
 193             const volVectorField& U,
 194             const surfaceScalarField& phi,
 195             transportModel& transport,
 196             const word& turbulenceModelName = turbulenceModel::typeName,
 197             const word& modelName = typeName
 198         );
 199
 200
 201     //- Destructor
 202     virtual ~kOmegaSSTSAS()
 203     {}
 204
 205
 206     // Member Functions
 207
 208         //- Return SGS kinetic energy
 209         virtual tmp<volScalarField> k() const
 210         {
 211             return k_;
 212         }
 213
 214         //- Return omega
 215         virtual tmp<volScalarField> omega() const
 216         {
 217             return omega_;
 218         }
 219
 220         //- Return the effective diffusivity for k
 221         tmp<volScalarField> DkEff(const volScalarField& F1) const
 222         {
 223             return tmp<volScalarField>
 224             (
 225                  new volScalarField("DkEff", alphaK(F1)*nuSgs_ + nu())
 226             );
 227         }
 228
 229         //- Return the effective diffusivity for omega
 230         tmp<volScalarField> DomegaEff(const volScalarField& F1) const
 231         {
 232             return tmp<volScalarField>
 233             (
 234                 new volScalarField("DomegaEff", alphaOmega(F1)*nuSgs_ + nu())
 235             );
 236         }
 237
 238         //- Return sub-grid disipation rate
 239         virtual tmp<volScalarField> epsilon() const;
 240
 241         //- Return SGS viscosity
 242         virtual tmp<volScalarField> nuSgs() const
 243         {
 244             return nuSgs_;
 245         }
 246
 247         //- Return the sub-grid stress tensor.
 248         virtual tmp<volSymmTensorField> B() const;
 249
 250         //- Return the effective sub-grid turbulence stress tensor
 251         //  including the laminar stress
 252         virtual tmp<volSymmTensorField> devBeff() const;
 253
 254         //- Return the deviatoric part of the divergence of Beff
 255         //  i.e. the additional term in the filtered NSE.
 256         virtual tmp<fvVectorMatrix> divDevBeff(volVectorField& U) const;
 257
 258         //- Solve the turbulence equations (k-w) and correct the turbulence
 259         //  viscosity
 260         virtual void correct(const tmp<volTensorField>& gradU);
 261
 262         //- Read LESProperties dictionary
 263         virtual bool read();
 264 };
 265
 266
 267 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 268
 269 } // End namespace LESModels
 270 } // End namespace incompressible
 271 } // End namespace Foam
 272
 273 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 274
 275 #endif
 276
 277 // ************************************************************************* //