src/finiteVolume/fields/fvPatchFields/derived/syringePressure/syringePressureFvPatchScalarField.H

   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
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  16     foam-extend is distributed in the hope that it will be useful, but
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  18     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  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 Class
  25     Foam::syringePressureFvPatchScalarField
  26
  27 Description
  28     Pressure boundary condition obtained from a 0-D model of the cylinder
  29     of a syringe.
  30
  31     The syringe cylinder is defined by its initial volume, piston area and
  32     velocity profile specified by regions of constant acceleration, speed
  33     and deceleration.  The gas in the cylinder is described by its initial
  34     pressure and compressibility which is assumed constant, i.e. isothermal
  35     expansion/compression.
  36
  37     Example of the BC specification:
  38     @verbatim
  39         outlet
  40         {
  41             type            syringePressure;
  42             Ap              1.388e-6; // syringe piston area
  43             Sp              0.01;     // syringe piston speed
  44             VsI             1.388e-8; // Initial syringe volume
  45             tas             0.001;    // Start of piston acceleration
  46             tae             0.002;    // End of piston acceleration
  47             tds             0.005;    // Start of piston deceleration
  48             tde             0.006;    // end of piston deceleration
  49             psI             1e5;      // Initial syringe pressure
  50             psi             1e-5;     // Gas compressibility
  51             ams             0;        // Added (or removed) gas mass
  52                                       // Initially 0 but used for restarting.
  53         }
  54     @endverbatim
  55
  56 SourceFiles
  57     syringePressureFvPatchScalarField.C
  58
  59 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  60
  61 #ifndef syringePressureFvPatchScalarField_H
  62 #define syringePressureFvPatchScalarField_H
  63
  64 #include "fixedValueFvPatchFields.H"
  65
  66 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  67
  68 namespace Foam
  69 {
  70
  71 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  72                            Class syringePressureFvPatch Declaration
  73 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  74
  75 class syringePressureFvPatchScalarField
  76 :
  77     public fixedValueFvPatchScalarField
  78 {
  79     // Private data
  80
  81         //- syringe piston area
  82         scalar Ap_;
  83
  84         //- syringe piston speed
  85         scalar Sp_;
  86
  87         //- Initial syringe volume
  88         scalar VsI_;
  89
  90         //- Start of piston acceleration
  91         scalar tas_;
  92
  93         //- End of piston acceleration
  94         scalar tae_;
  95
  96         //- Start of piston deceleration
  97         scalar tds_;
  98
  99         //- end of piston deceleration
 100         scalar tde_;
 101
 102         //- Initial syringe pressure
 103         scalar psI_;
 104
 105         //- Gas compressibility
 106         scalar psi_;
 107
 108         //- Added gas mass
 109         scalar ams_;
 110
 111         //- Added gas mass at previous time step
 112         scalar ams0_;
 113
 114         //- Current time index used to store ms0_
 115         label curTimeIndex_;
 116
 117
 118         //- return the volume of the syringe at time t
 119         scalar Vs(const scalar t) const;
 120
 121
 122 public:
 123
 124     //- Runtime type information
 125     TypeName("syringePressure");
 126
 127
 128     // Constructors
 129
 130         //- Construct from patch and internal field
 131         syringePressureFvPatchScalarField
 132         (
 133             const fvPatch&,
 134             const DimensionedField<scalar, volMesh>&
 135         );
 136
 137         //- Construct from patch, internal field and dictionary
 138         syringePressureFvPatchScalarField
 139         (
 140             const fvPatch&,
 141             const DimensionedField<scalar, volMesh>&,
 142             const dictionary&
 143         );
 144
 145         //- Construct by mapping given syringePressureFvPatchScalarField
 146         //  onto a new patch
 147         syringePressureFvPatchScalarField
 148         (
 149             const syringePressureFvPatchScalarField&,
 150             const fvPatch&,
 151             const DimensionedField<scalar, volMesh>&,
 152             const fvPatchFieldMapper&
 153         );
 154
 155         //- Construct and return a clone
 156         virtual tmp<fvPatchScalarField> clone() const
 157         {
 158             return tmp<fvPatchScalarField>
 159             (
 160                 new syringePressureFvPatchScalarField(*this)
 161             );
 162         }
 163
 164         //- Construct as copy
 165         syringePressureFvPatchScalarField
 166         (
 167             const syringePressureFvPatchScalarField&
 168         );
 169
 170         //- Construct as copy setting internal field reference
 171         syringePressureFvPatchScalarField
 172         (
 173             const syringePressureFvPatchScalarField&,
 174             const DimensionedField<scalar, volMesh>&
 175         );
 176
 177         //- Construct and return a clone setting internal field reference
 178         virtual tmp<fvPatchScalarField> clone
 179         (
 180             const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 181         ) const
 182         {
 183             return tmp<fvPatchScalarField>
 184             (
 185                 new syringePressureFvPatchScalarField(*this, iF)
 186             );
 187         }
 188
 189
 190     // Member functions
 191
 192         // Evaluation functions
 193
 194             //- Update the coefficients associated with the patch field
 195             virtual void updateCoeffs();
 196
 197
 198         //- Write
 199         virtual void write(Ostream&) const;
 200 };
 201
 202
 203 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 204
 205 } // End namespace Foam
 206
 207 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 208
 209 #endif
 210
 211 // ************************************************************************* //