Line data Source code
1 : #ifndef MODEL_GAS_H_
2 : #define MODEL_GAS_H_
3 :
4 : #include <vector>
5 : #include <cmath>
6 : #include <memory>
7 : #include "Model/Gas/Thermo/CpConstant.H"
8 : #include "Model/Gas/Transport/Mixture_Averaged.H"
9 : #include "Model/Gas/EOS/CPG.H"
10 : #include "Util/Util.H"
11 : #include "Set/Base.H"
12 : #include "Set/Set.H"
13 : #include "IO/ParmParse.H"
14 :
15 : namespace Model {
16 : namespace Gas {
17 :
18 : class Gas {
19 : protected:
20 : public:
21 : int nspecies;
22 : double Rg;
23 : std::vector<double> MW; // Species molecular weights, kg/kmol
24 : Thermo::Thermo<Thermo::CpConstant> thermo;
25 : Transport::Transport<Transport::Mixture_Averaged> transport;
26 : EOS::EOS<EOS::CPG> eos;
27 :
28 : public:
29 8 : Gas()
30 8 : {
31 8 : this->Rg = Set::Constant::Rg;
32 8 : }
33 : Gas(IO::ParmParse& pp, std::string name) : Gas()
34 : {
35 : pp.queryclass(name, *this);
36 : }
37 :
38 8 : static void Parse(Gas & value, IO::ParmParse & pp)
39 : {
40 : // number of species
41 16 : pp.queryarr_required("mw",value.MW,Unit::Mass()/Unit::Amount());
42 8 : value.nspecies = value.MW.size();
43 :
44 : // thermo model
45 16 : pp.select<Thermo::CpConstant>("thermo", value.thermo, value.nspecies);
46 :
47 : // transport model
48 16 : pp.select<Transport::Mixture_Averaged>("transport", value.transport, value.nspecies, value.MW, value.thermo);
49 :
50 : // eos model
51 16 : pp.select<EOS::CPG>("eos", value.eos);
52 8 : }
53 :
54 : public:
55 : // Thermodynamic quantities
56 : double cp_mol(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
57 : double enthalpy_mol(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
58 : double entropy_mol(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
59 :
60 : // Transport quantities
61 : double dynamic_viscosity(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
62 : double thermal_conductivity(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
63 : void diffusion_coeffs(Set::Patch<Set::Scalar>& DKM, double T, double P, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k);
64 :
65 : // EOS
66 : double ComputeT(
67 : double density, double momentumx, double momentumy, double E, double Tguess,
68 : Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k, double rtol=1e-12) const;
69 : double ComputeT(
70 : double pressure, double density,
71 : Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
72 : double ComputeP(double density, double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
73 : double ComputeE(
74 : double density, double momentumx, double momentumy, double T,
75 : Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const;
76 :
77 : // Universal methods inherent to Gas
78 : public:
79 19924848 : void ComputeLocalFractions(
80 : Set::Patch<const Set::Scalar>& density_mf,
81 : Set::Patch<Set::Scalar>& mass_fraction_mf,
82 : Set::Patch<Set::Scalar>& mole_fraction_mf,
83 : const int i, const int j, const int k)
84 : {
85 : // In place update for mass and mole fractions
86 : // This needs to be called before any other functions if cell composition
87 : // has changed, since they are dependent on mole fraction
88 19924848 : double density = 0.0;
89 19924848 : double moles = 0.0;
90 39849696 : for (int n=0; n<nspecies; ++n) {
91 19924848 : density += density_mf(i,j,k,n);
92 19924848 : moles += density_mf(i,j,k,n) / MW[n];
93 : }
94 39849696 : for (int n=0; n<nspecies; ++n) {
95 39849696 : mass_fraction_mf(i,j,k,n) = density_mf(i,j,k,n) / density;
96 39849696 : mole_fraction_mf(i,j,k,n) = density_mf(i,j,k,n) / MW[n] / moles;
97 : }
98 19924848 : }
99 251612896 : double GetMW(Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
100 : // Molecular weight, kg/kmol
101 251612896 : double mw = 0.0;
102 503225792 : for (int n=0; n<nspecies; ++n) mw += X(i,j,k,n) * MW[n];
103 251612896 : return mw;
104 : }
105 39827448 : double ComputeD(Set::Patch<const Set::Scalar>& rhoY, int i, int j, int k) const {
106 : // Mixture density kg/m^3
107 39827448 : double rho = 0.0;
108 79654896 : for (int n=0; n<nspecies; ++n) rho += rhoY(i,j,k,n);
109 39827448 : return rho;
110 : }
111 251612896 : double R(Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
112 : // Specific gas constant, J/(kg-K)
113 251612896 : return Rg/GetMW(X, i, j, k);
114 : }
115 : double cp_mass(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
116 : // Specific heat (constant pressure), J/(kg-K)
117 : return cp_mol(T, X, i, j, k) / GetMW(X, i, j, k);
118 : }
119 231688048 : double cv_mol(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
120 : // Specific heat (constant volume), J/(kmol-K)
121 231688048 : return cp_mol(T, X, i, j, k) - Rg;
122 : }
123 : double cv_mass(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
124 : // Specific heat (constant volume), J/(kg-K)
125 : return cv_mol(T, X, i, j, k) / GetMW(X, i, j, k);
126 : }
127 231688048 : double gamma(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
128 : // Specific heat ratio
129 231688048 : return cp_mol(T, X, i, j, k) / cv_mol(T, X, i, j, k);
130 : }
131 : double enthalpy_mass(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
132 : // Specific enthalpy, J/kg
133 : return enthalpy_mol(T, X, i, j, k) / GetMW(X, i, j, k);
134 : }
135 : double entropy_mass(double T, Set::Patch<const Set::Scalar>& X, int i, int j, int k) const {
136 : // Specific entropy, J/(kg-K)
137 : return entropy_mol(T, X, i, j, k) / GetMW(X, i, j, k);
138 : }
139 :
140 : }; // class Gas
141 :
142 : } // namespace Gas
143 : } // namespace Model
144 :
145 : #endif
|
