src/thermophysicalModels/chemistryModel/chemistrySolver/EulerImplicit/EulerImplicit.C

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | foam-extend: Open Source CFD
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   5     \\  /    A nd           | Web:         http://www.foam-extend.org
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  20
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  22     along with foam-extend.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  25
  26 #include "EulerImplicit.H"
  27 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  28 #include "simpleMatrix.H"
  29
  30 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
  31
  32 template<class CompType, class ThermoType>
  33 Foam::EulerImplicit<CompType, ThermoType>::EulerImplicit
  34 (
  35     ODEChemistryModel<CompType, ThermoType>& model,
  36     const word& modelName
  37 )
  38 :
  39     chemistrySolver<CompType, ThermoType>(model, modelName),
  40     coeffsDict_(model.subDict(modelName + "Coeffs")),
  41     cTauChem_(readScalar(coeffsDict_.lookup("cTauChem"))),
  42     equil_(coeffsDict_.lookup("equilibriumRateLimiter"))
  43 {}
  44
  45
  46 // * * * * * * * * * * * * * * * * Destructor  * * * * * * * * * * * * * * * //
  47
  48 template<class CompType, class ThermoType>
  49 Foam::EulerImplicit<CompType, ThermoType>::~EulerImplicit()
  50 {}
  51
  52
  53 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
  54
  55 template<class CompType, class ThermoType>
  56 Foam::scalar Foam::EulerImplicit<CompType, ThermoType>::solve
  57 (
  58     scalarField &c,
  59     const scalar T,
  60     const scalar p,
  61     const scalar t0,
  62     const scalar dt
  63 ) const
  64 {
  65     scalar pf, cf, pr, cr;
  66     label lRef, rRef;
  67
  68     label nSpecie = this->model_.nSpecie();
  69     simpleMatrix<scalar> RR(nSpecie);
  70
  71     for (label i=0; i<nSpecie; i++)
  72     {
  73         c[i] = max(0.0, c[i]);
  74     }
  75
  76     for (label i=0; i<nSpecie; i++)
  77     {
  78         RR.source()[i] = c[i]/dt;
  79     }
  80
  81     for (label i=0; i<this->model_.reactions().size(); i++)
  82     {
  83         const Reaction<ThermoType>& R = this->model_.reactions()[i];
  84
  85         scalar omegai = this->model_.omega
  86         (
  87             R, c, T, p, pf, cf, lRef, pr, cr, rRef
  88         );
  89
  90         scalar corr = 1.0;
  91         if (equil_)
  92         {
  93             if (omegai<0.0)
  94             {
  95                 corr = 1.0/(1.0 + pr*dt);
  96             }
  97             else
  98             {
  99                 corr = 1.0/(1.0 + pf*dt);
 100             }
 101         }
 102
 103         for (label s=0; s<R.lhs().size(); s++)
 104         {
 105             label si = R.lhs()[s].index;
 106             scalar sl = R.lhs()[s].stoichCoeff;
 107             RR[si][rRef] -= sl*pr*corr;
 108             RR[si][lRef] += sl*pf*corr;
 109         }
 110
 111         for (label s=0; s<R.rhs().size(); s++)
 112         {
 113             label si = R.rhs()[s].index;
 114             scalar sr = R.rhs()[s].stoichCoeff;
 115             RR[si][lRef] -= sr*pf*corr;
 116             RR[si][rRef] += sr*pr*corr;
 117         }
 118
 119     } // end for(label i...
 120
 121
 122     for (label i=0; i<nSpecie; i++)
 123     {
 124         RR[i][i] += 1.0/dt;
 125     }
 126
 127     c = RR.LUsolve();
 128     for (label i=0; i<nSpecie; i++)
 129     {
 130         c[i] = max(0.0, c[i]);
 131     }
 132
 133     // estimate the next time step
 134     scalar tMin = GREAT;
 135     label nEqns = this->model_.nEqns();
 136     scalarField c1(nEqns, 0.0);
 137
 138     for (label i=0; i<nSpecie; i++)
 139     {
 140         c1[i] = c[i];
 141     }
 142     c1[nSpecie] = T;
 143     c1[nSpecie+1] = p;
 144
 145     scalarField dcdt(nEqns, 0.0);
 146     this->model_.derivatives(0.0, c1, dcdt);
 147
 148     scalar sumC = sum(c);
 149
 150     for (label i=0; i<nSpecie; i++)
 151     {
 152         scalar d = dcdt[i];
 153         if (d < -SMALL)
 154         {
 155             tMin = min(tMin, -(c[i] + SMALL)/d);
 156         }
 157         else
 158         {
 159             d = max(d, SMALL);
 160             scalar cm = max(sumC - c[i], 1.0e-5);
 161             tMin = min(tMin, cm/d);
 162         }
 163     }
 164
 165     return cTauChem_*tMin;
 166 }
 167
 168
 169 // ************************************************************************* //