src/turbulenceModels/incompressible/LES/kOmegaSSTSAS/kOmegaSSTSAS.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
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  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
  19     General Public License for more details.
  20
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  22     along with foam-extend.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 Class
  25     Foam::LESmodels::kOmegaSSTSAS
  26
  27 Description
  28     kOmegaSSTSAS LES turbulence model for incompressible flows
  29
  30     Reference:
  31     DESider A European Effort on Hybrid RANS-LES Modelling:
  32     Results of the European-Union Funded Project, 2004 - 2007
  33     (Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design).
  34     Chapter 8 Formulation of the Scale-Adaptive Simulation (SAS) Model during
  35     the DESIDER Project.
  36     F. R. Menter and Y. Egorov.
  37
  38 SourceFiles
  39     kOmegaSSTSAS.C
  40
  41 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  42
  43 #ifndef kOmegaSSTSAS_H
  44 #define kOmegaSSTSAS_H
  45
  46 #include "LESModel.H"
  47 #include "volFields.H"
  48 #include "wallDist.H"
  49
  50 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  51
  52 namespace Foam
  53 {
  54 namespace incompressible
  55 {
  56 namespace LESModels
  57 {
  58
  59 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  60                         Class kOmegaSSTSAS Declaration
  61 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  62
  63 class kOmegaSSTSAS
  64 :
  65     public LESModel
  66 {
  67     // Private member functions
  68
  69         //- Update sub-grid scale fields
  70         void updateSubGridScaleFields(const volScalarField& D);
  71
  72         // Disallow default bitwise copy construct and assignment
  73         kOmegaSSTSAS(const kOmegaSSTSAS&);
  74         kOmegaSSTSAS& operator=(const kOmegaSSTSAS&);
  75
  76
  77 protected:
  78
  79     // Protected data
  80
  81         // Model constants
  82
  83             dimensionedScalar alphaK1_;
  84             dimensionedScalar alphaK2_;
  85
  86             dimensionedScalar alphaOmega1_;
  87             dimensionedScalar alphaOmega2_;
  88
  89             dimensionedScalar gamma1_;
  90             dimensionedScalar gamma2_;
  91
  92             dimensionedScalar beta1_;
  93             dimensionedScalar beta2_;
  94
  95             dimensionedScalar betaStar_;
  96
  97             dimensionedScalar a1_;
  98             dimensionedScalar c1_;
  99             dimensionedScalar Cs_;
 100
 101             dimensionedScalar alphaPhi_;
 102             dimensionedScalar zetaTilda2_;
 103             dimensionedScalar FSAS_;
 104
 105             dimensionedScalar omega0_;
 106             dimensionedScalar omegaSmall_;
 107
 108             wallDist y_;
 109             dimensionedScalar Cmu_;
 110             dimensionedScalar kappa_;
 111
 112
 113         // Fields
 114
 115             volScalarField k_;
 116             volScalarField omega_;
 117             volScalarField nuSgs_;
 118
 119
 120     // Protected member functions
 121
 122         tmp<volScalarField> Lvk2
 123         (
 124             const volScalarField& S2
 125         ) const;
 126
 127         tmp<volScalarField> F1(const volScalarField& CDkOmega) const;
 128         tmp<volScalarField> F2() const;
 129
 130         tmp<volScalarField> blend
 131         (
 132             const volScalarField& F1,
 133             const dimensionedScalar& psi1,
 134             const dimensionedScalar& psi2
 135         ) const
 136         {
 137             return F1*(psi1 - psi2) + psi2;
 138         }
 139
 140         tmp<volScalarField> alphaK
 141         (
 142             const volScalarField& F1
 143         ) const
 144         {
 145             return blend(F1, alphaK1_, alphaK2_);
 146         }
 147
 148         tmp<volScalarField> alphaOmega
 149         (
 150              const volScalarField& F1
 151         ) const
 152         {
 153             return blend(F1, alphaOmega1_, alphaOmega2_);
 154         }
 155
 156         tmp<volScalarField> beta
 157         (
 158             const volScalarField& F1
 159         ) const
 160         {
 161             return blend(F1, beta1_, beta2_);
 162         }
 163
 164         tmp<volScalarField> gamma
 165         (
 166             const volScalarField& F1
 167         ) const
 168         {
 169             return blend(F1, gamma1_, gamma2_);
 170         }
 171
 172
 173 public:
 174
 175     //- Runtime type information
 176     TypeName("kOmegaSSTSAS");
 177
 178
 179     // Constructors
 180
 181         //- Construct from components
 182         kOmegaSSTSAS
 183         (
 184             const volVectorField& U,
 185             const surfaceScalarField& phi,
 186             transportModel& transport,
 187             const word& modelName = typeName
 188         );
 189
 190
 191     //- Destructor
 192     virtual ~kOmegaSSTSAS()
 193     {}
 194
 195
 196     // Member Functions
 197
 198         //- Return SGS kinetic energy
 199         virtual tmp<volScalarField> k() const
 200         {
 201             return k_;
 202         }
 203
 204         //- Return omega
 205         virtual tmp<volScalarField> omega() const
 206         {
 207             return omega_;
 208         }
 209
 210         //- Return the effective diffusivity for k
 211         tmp<volScalarField> DkEff(const volScalarField& F1) const
 212         {
 213             return tmp<volScalarField>
 214             (
 215                  new volScalarField("DkEff", alphaK(F1)*nuSgs_ + nu())
 216             );
 217         }
 218
 219         //- Return the effective diffusivity for omega
 220         tmp<volScalarField> DomegaEff(const volScalarField& F1) const
 221         {
 222             return tmp<volScalarField>
 223             (
 224                 new volScalarField("DomegaEff", alphaOmega(F1)*nuSgs_ + nu())
 225             );
 226         }
 227
 228         //- Return sub-grid disipation rate
 229         virtual tmp<volScalarField> epsilon() const;
 230
 231         //- Return SGS viscosity
 232         virtual tmp<volScalarField> nuSgs() const
 233         {
 234             return nuSgs_;
 235         }
 236
 237         //- Return the sub-grid stress tensor.
 238         virtual tmp<volSymmTensorField> B() const;
 239
 240         //- Return the effective sub-grid turbulence stress tensor
 241         //  including the laminar stress
 242         virtual tmp<volSymmTensorField> devBeff() const;
 243
 244         //- Return the deviatoric part of the divergence of Beff
 245         //  i.e. the additional term in the filtered NSE.
 246         virtual tmp<fvVectorMatrix> divDevBeff(volVectorField& U) const;
 247
 248         //- Solve the turbulence equations (k-w) and correct the turbulence
 249         //  viscosity
 250         virtual void correct(const tmp<volTensorField>& gradU);
 251
 252         //- Read LESProperties dictionary
 253         virtual bool read();
 254 };
 255
 256
 257 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 258
 259 } // End namespace LESModels
 260 } // End namespace incompressible
 261 } // End namespace Foam
 262
 263 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 264
 265 #endif
 266
 267 // ************************************************************************* //