applications/solvers/solidMechanics/utilities/calculateCourantNumber/calculateCourantNumber.C

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | foam-extend: Open Source CFD
   4    \\    /   O peration     | Version:     3.2
   5     \\  /    A nd           | Web:         http://www.foam-extend.org
   6      \\/     M anipulation  | For copyright notice see file Copyright
   7 -------------------------------------------------------------------------------
   8 License
   9     This file is part of foam-extend.
  10
  11     foam-extend is free software: you can redistribute it and/or modify it
  12     under the terms of the GNU General Public License as published by the
  13     Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at your
  14     option) any later version.
  15
  16     foam-extend is distributed in the hope that it will be useful, but
  17     WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19     General Public License for more details.
  20
  21     You should have received a copy of the GNU General Public License
  22     along with foam-extend.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 Application
  25     calculateCourantNumber
  26
  27 Description
  28     Simple utility which calculate the Courant number for solid mechanics
  29     models.
  30
  31 Author
  32     Philip Cardiff UCD
  33
  34 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  35
  36 #include "fvCFD.H"
  37 #include "constitutiveModel.H"
  38
  39 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  40
  41 int main(int argc, char *argv[])
  42 {
  43 # include "setRootCase.H"
  44 # include "createTime.H"
  45 # include "createMesh.H"
  46
  47 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  48
  49   Info<< "\nCalculating Courant number\n" << endl;
  50
  51   // Calculate Courant number for every face
  52
  53   // Mechanical properties
  54   volVectorField U
  55     (
  56      IOobject
  57      (
  58       "U",
  59       runTime.timeName(),
  60       mesh,
  61       IOobject::NO_READ,
  62       IOobject::NO_WRITE
  63       ),
  64      mesh,
  65      dimensionedVector("zero", dimLength, vector::zero)
  66      );
  67   volSymmTensorField sigma
  68     (
  69      IOobject
  70      (
  71       "sigma",
  72       runTime.timeName(),
  73       mesh,
  74       IOobject::NO_READ,
  75       IOobject::NO_WRITE
  76       ),
  77      mesh,
  78      dimensionedSymmTensor("zero", dimForce/dimArea, symmTensor::zero)
  79      );
  80   constitutiveModel rheology(sigma, U);
  81   volScalarField mu = rheology.mu();
  82   volScalarField lambda = rheology.lambda();
  83   volScalarField rho = rheology.rho();
  84   surfaceScalarField Ef =
  85       fvc::interpolate(mu*(3*lambda + 2*mu)/(lambda+mu), "E");
  86   surfaceScalarField nuf = fvc::interpolate(lambda/(2*(lambda+mu)), "nu");
  87   surfaceScalarField rhof = fvc::interpolate(rho);
  88
  89   surfaceScalarField waveVelocity =
  90     Foam::sqrt(Ef*(1 - nuf)/(rhof*(1 + nuf)*(1 - 2*nuf)));
  91
  92   // Courant number
  93   scalarField Co =
  94     waveVelocity.internalField()*runTime.deltaT().value()
  95     *mesh.surfaceInterpolation::deltaCoeffs().internalField();
  96
  97   // Calculate required time-step for a Courant number of 1.0
  98   scalar requiredDeltaT = 1.0 /
  99     gMax
 100       (
 101           mesh.surfaceInterpolation::deltaCoeffs().internalField()
 102           *waveVelocity.internalField()
 103           );
 104
 105   scalar averageCo = gAverage(Co);
 106   scalar maxCo = gMax(Co);
 107   scalar averageWaveVel = gAverage(waveVelocity);
 108   scalar maxWaveVel = gMax(waveVelocity);
 109
 110   Info<< "\nCourant Number\n\tmean: " << averageCo
 111       << "\n\tmax: " << maxCo << nl
 112       << "Wave velocity magnitude\n\tmean " << averageWaveVel
 113       << "\n\tmax: " << maxWaveVel << nl
 114       << "Time step required for a maximum Courant number of 1.0 is "
 115       << requiredDeltaT << endl;
 116
 117   Info<< "\nEnd\n" << endl;
 118
 119   return(0);
 120 }
 121
 122
 123 // ************************************************************************* //