src/lagrangian/dsmc/submodels/WallInteractionModel/MixedDiffuseSpecular/MixedDiffuseSpecular.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
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   8 License
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  11     foam-extend is free software: you can redistribute it and/or modify it
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  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 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  25
  26 #include "MixedDiffuseSpecular.H"
  27
  28 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  29
  30 template <class CloudType>
  31 Foam::MixedDiffuseSpecular<CloudType>::MixedDiffuseSpecular
  32 (
  33     const dictionary& dict,
  34     CloudType& cloud
  35 )
  36 :
  37     WallInteractionModel<CloudType>(dict, cloud, typeName),
  38     diffuseFraction_(readScalar(this->coeffDict().lookup("diffuseFraction")))
  39 {}
  40
  41
  42 // * * * * * * * * * * * * * * * * Destructor  * * * * * * * * * * * * * * * //
  43
  44 template <class CloudType>
  45 Foam::MixedDiffuseSpecular<CloudType>::~MixedDiffuseSpecular()
  46 {}
  47
  48
  49 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
  50
  51 template <class CloudType>
  52 void Foam::MixedDiffuseSpecular<CloudType>::correct
  53 (
  54     const wallPolyPatch& wpp,
  55     const label faceId,
  56     vector& U,
  57     scalar& Ei,
  58     label typeId
  59 )
  60 {
  61     label wppIndex = wpp.index();
  62
  63     label wppLocalFace = wpp.whichFace(faceId);
  64
  65     vector nw = wpp.faceAreas()[wppLocalFace];
  66
  67     // Normal unit vector
  68     nw /= mag(nw);
  69
  70     // Normal velocity magnitude
  71     scalar U_dot_nw = U & nw;
  72
  73     CloudType& cloud(this->owner());
  74
  75     Random& rndGen(cloud.rndGen());
  76
  77     if (diffuseFraction_ > rndGen.scalar01())
  78     {
  79         // Diffuse reflection
  80
  81         // Wall tangential velocity (flow direction)
  82         vector Ut = U - U_dot_nw*nw;
  83
  84         while (mag(Ut) < SMALL)
  85         {
  86             // If the incident velocity is parallel to the face normal, no
  87             // tangential direction can be chosen.  Add a perturbation to the
  88             // incoming velocity and recalculate.
  89
  90             U = vector
  91             (
  92                 U.x()*(0.8 + 0.2*rndGen.scalar01()),
  93                 U.y()*(0.8 + 0.2*rndGen.scalar01()),
  94                 U.z()*(0.8 + 0.2*rndGen.scalar01())
  95             );
  96
  97             U_dot_nw = U & nw;
  98
  99             Ut = U - U_dot_nw*nw;
 100         }
 101
 102         // Wall tangential unit vector
 103         vector tw1 = Ut/mag(Ut);
 104
 105         // Other tangential unit vector
 106         vector tw2 = nw^tw1;
 107
 108         scalar T = cloud.boundaryT().boundaryField()[wppIndex][wppLocalFace];
 109
 110         scalar mass = cloud.constProps(typeId).mass();
 111
 112         scalar iDof = cloud.constProps(typeId).internalDegreesOfFreedom();
 113
 114         U =
 115             sqrt(CloudType::kb*T/mass)
 116            *(
 117                 rndGen.GaussNormal()*tw1
 118               + rndGen.GaussNormal()*tw2
 119               - sqrt(-2.0*log(max(1 - rndGen.scalar01(), VSMALL)))*nw
 120             );
 121
 122         U += cloud.boundaryU().boundaryField()[wppIndex][wppLocalFace];
 123
 124         Ei = cloud.equipartitionInternalEnergy(T, iDof);
 125     }
 126     else
 127     {
 128         // Specular reflection
 129
 130         if (U_dot_nw > 0.0)
 131         {
 132             U -= 2.0*U_dot_nw*nw;
 133         }
 134     }
 135
 136 }
 137
 138
 139 // ************************************************************************* //