TrioCFD 1.9.8
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Masse_Multiphase.cpp
1/****************************************************************************
2* Copyright (c) 2026, CEA
3* All rights reserved.
4*
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6* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer.
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8* 3. Neither the name of the copyright holder nor the names of its contributors may be used to endorse or promote products derived from this software without specific prior written permission.
9*
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13*
14*****************************************************************************/
15
16#include <EcritureLectureSpecial.h>
17#include <Pb_Multiphase_HEM.h>
18#include <Masse_Multiphase.h>
19#include <Champ_Uniforme.h>
20#include <Matrice_Morse.h>
21#include <Discret_Thyd.h>
22#include <Fluide_base.h>
23#include <Domaine_VF.h>
24#include <TRUSTTrav.h>
25#include <Domaine.h>
26#include <EChaine.h>
27#include <Param.h>
28
29Implemente_instanciable(Masse_Multiphase, "Masse_Multiphase", Convection_Diffusion_std);
30// XD Masse_Multiphase eqn_base Masse_Multiphase INHERITS_BRACE Mass consevation equation for a multi-phase problem
31// XD_CONT where the unknown is the alpha (void fraction)
32
34
36{
37 assert(l_inco_ch_);
38 assert(le_fluide_);
39 terme_convectif.associer_eqn(*this), evanescence_.associer_eqn(*this);
40
42
43 terme_convectif.set_fichier("Debit");
44 terme_convectif.set_description((Nom)"Mass flow rate=Integral(-alpha*rho*u*ndS) [kg/s] if SI units used");
45
46 champs_compris_.ajoute_champ(l_inco_ch_);
47
48 // Special treatment for Pb_Multiphase_HEM
49 // We enforce the presence of a source term related to the interfacial flux automatically.
50 if (sub_type(Pb_Multiphase_HEM, probleme()))
51 {
52 bool check_source_FICC = false;
53
54 for (int ii = 0; ii < sources().size(); ii++)
55 if (sources()(ii)->que_suis_je().debute_par("Flux_interfacial"))
56 check_source_FICC = true;
57
58 if (!check_source_FICC)
59 {
60 EChaine source_FI("{ flux_interfacial }");
61 lire_sources(source_FI);
62 }
63 }
64
65 return is;
66}
67
69{
71 param.ajouter_non_std("convection",(this));
72 param.ajouter_non_std("evanescence|vanishing",(this));
73 param.ajouter_condition("is_read_convection","The convection operator must be read, select negligeable type if you want to neglect it.");
74}
75
77{
78 if (mot=="evanescence") is >> evanescence_;
80 return 1;
81}
82
84{
85 if (i)
86 {
87 Cerr << "Masse_Multiphase : wrong operator number " << i << finl;
89 }
90 return terme_convectif;
91}
92
94{
95 if (i)
96 {
97 Cerr << "Masse_Multiphase : wrong operator number " << i << finl;
99 }
100 return terme_convectif;
101}
102
108
110{
112 if (evanescence_) ok &= evanescence_->has_interface_blocs();
113 return ok;
114}
115
116/* l'evanescence passe en dernier */
117void Masse_Multiphase::dimensionner_blocs(matrices_t matrices, const tabs_t& semi_impl) const
118{
119 Equation_base::dimensionner_blocs(matrices, semi_impl);
120 if (evanescence_) evanescence_->dimensionner_blocs(matrices, semi_impl);
121}
122
123void Masse_Multiphase::assembler_blocs_avec_inertie(matrices_t matrices, DoubleTab& secmem, const tabs_t& semi_impl)
124{
125 Equation_base::assembler_blocs_avec_inertie(matrices, secmem, semi_impl);
126 if (evanescence_) evanescence_->ajouter_blocs(matrices, secmem, semi_impl);
127}
128
129/*! @brief Associe un milieu physique a l'equation, le milieu est en fait caste en Fluide_base
130 *
131 * @param (Milieu_base& un_milieu)
132 * @throws les proprietes physiques du fluide ne sont pas toutes specifiees
133 */
135{
136 const Fluide_base& un_fluide = ref_cast(Fluide_base,un_milieu);
137 associer_fluide(un_fluide);
138}
139
140/*! @brief Associe l inconnue de l equation a la loi d etat,
141 *
142 */
144{
146 terme_convectif->check_multiphase_compatibility();
147
148 const Domaine_dis_base& zdis = domaine_dis();
149 if (discretisation().is_vdf())
150 {
151 // initialiser l'operateur grad SI VDF
152 Op_Grad_.associer_eqn(*this);
153 Op_Grad_.typer();
154 Op_Grad_.l_op_base().associer_eqn(*this);
155 const Domaine_Cl_dis_base& zcl = domaine_Cl_dis();
156 const Champ_Inc_base& inco = inconnue();
157 Op_Grad_->associer(zdis, zcl, inco);
158 }
159
160 verifier_somme_alpha();
161}
162
163void Masse_Multiphase::verifier_somme_alpha()
164{
165 const DoubleTab& vals = l_inco_ch_->valeurs();
166 const int ne = vals.dimension(0), nl = vals.line_size();
167 DoubleVect vals_somme(ne);
168 vals_somme = 0.;
169
170 for (int i = 0; i < ne; i++)
171 for (int j = 0; j < nl; j++)
172 vals_somme(i) += vals(i, j);
173
174 const double min_a = mp_min_vect(vals_somme), max_a = mp_max_vect(vals_somme);
175
176 if (min_a < 1. - 1.e-12 || max_a > 1. + 1.e-12)
177 {
178 Cerr << "WHAT ?? The sum of the void fraction (per cell) is not 1 !!!! You should do something !" << finl;
180 }
181}
182
183/*! @brief Discretise l'equation.
184 *
185 */
187{
188 int nb_valeurs_temp = schema_temps().nb_valeurs_temporelles();
189 double temps = schema_temps().temps_courant();
190 const Discret_Thyd& dis=ref_cast(Discret_Thyd, discretisation());
191 Cerr << "Volume fraction discretization" << finl;
192 //On utilise temperature pour la directive car discretisation identique
193 const Pb_Multiphase& pb = ref_cast(Pb_Multiphase, probleme());
194 dis.discretiser_champ("temperature",domaine_dis(),"alpha","sans_dimension", pb.nb_phases(),nb_valeurs_temp,temps,l_inco_ch_);
195 l_inco_ch_->fixer_nature_du_champ(pb.nb_phases() == 1 ? scalaire : pb.nb_phases() == dimension ? vectoriel : multi_scalaire); //pfft
196 for (int i = 0; i < pb.nb_phases(); i++)
197 l_inco_ch_->fixer_nom_compo(i, Nom("alpha_") + pb.nom_phase(i));
198 champs_compris_.ajoute_champ(l_inco_ch_);
200
201 Cerr << "Masse_Multiphase::discretiser() ok" << finl;
202}
203
204/*! @brief Renvoie le milieu physique de l'equation.
205 *
206 * (un Fluide_base upcaste en Milieu_base)
207 * (version const)
208 *
209 * @return (Milieu_base&) le Fluide_base upcaste en Milieu_base
210 */
212{
213 return fluide();
214}
215
216
217/*! @brief Renvoie le milieu physique de l'equation.
218 *
219 * (un Fluide_base upcaste en Milieu_base)
220 *
221 * @return (Milieu_base&) le Fluide_base upcaste en Milieu_base
222 */
224{
225 return fluide();
226}
227
228
229/*! @brief Renvoie le fluide incompressible associe a l'equation.
230 *
231 * (version const)
232 *
233 * @return (Fluide_base&) le fluide incompressible associe a l'equation
234 * @throws pas de fluide associe a l'eqaution
235 */
237{
238 if (!le_fluide_)
239 {
240 Cerr << "You forgot to associate the fluid to the problem named " << probleme().le_nom() << finl;
242 }
243 return le_fluide_.valeur();
244}
245
246
247/*! @brief Renvoie le fluide incompressible associe a l'equation.
248 *
249 * @return (Fluide_base&) le fluide incompressible associe a l'equation
250 * @throws pas de fluide associe a l'eqaution
251 */
253{
254 assert(le_fluide_);
255 return le_fluide_.valeur();
256}
257
258/*! @brief Renvoie le nom du domaine d'application de l'equation.
259 *
260 * Ici "Thermique".
261 *
262 * @return (Motcle&) le nom du domaine d'application de l'equation
263 */
265{
266 static Motcle domaine ="Fraction_volumique";
267 return domaine;
268}
269
270/*! @brief Associe un fluide de type Fluide_base a l'equation.
271 *
272 * @param (Fluide_base& un_fluide) le milieu a associer a l'equation
273 */
275{
276 assert(sub_type(Fluide_base,un_fluide));
277 le_fluide_ = ref_cast(Fluide_base,un_fluide);
278}
279
280void Masse_Multiphase::calculer_alpha_rho(const Objet_U& obj, DoubleTab& val, DoubleTab& bval, tabs_t& deriv)
281{
282 const Equation_base& eqn = ref_cast(Equation_base, obj);
283 const Champ_base& ch_rho = eqn.milieu().masse_volumique();
284 const Champ_Inc_base& ch_alpha = eqn.inconnue(),
285 *pch_rho = sub_type(Champ_Inc_base, ch_rho) ? &ref_cast(Champ_Inc_base, ch_rho) : nullptr;
286
287 const DoubleTab& alpha = ch_alpha.valeurs(),
288 &rho = ch_rho.valeurs();
289
290 const int nl = val.dimension_tot(0),
291 N = val.line_size(),
292 cR = sub_type(Champ_Uniforme, ch_rho);
293
294 /* valeurs du champ */
295 for (int i = 0; i < nl; i++)
296 for (int n = 0; n < N; n++)
297 val(i, n) = alpha(i, n) * rho(!cR * i, n);
298
299 /* valeur aux bords */
300 /* on ne peut utiliser valeur_aux_bords que si ch_rho a un domaine_dis_base */
301 ch_rho.a_un_domaine_dis_base() ? bval = ch_rho.valeur_aux_bords() :
302 ch_rho.valeur_aux(ref_cast(Domaine_VF, eqn.domaine_dis()).xv_bord(), bval);
303
304 tab_multiply_any_shape(bval, ch_alpha.valeur_aux_bords(), VECT_ALL_ITEMS);
305
306 /* derivees */
307 DoubleTab& d_a = deriv["alpha"]; //derivee en alpha : rho
308 d_a.resize(nl, N);
309
310 for (int i = 0; i < nl; i++)
311 for (int n = 0; n < N; n++)
312 d_a(i, n) = rho(!cR * i, n);
313
314 if (pch_rho)
315 for (auto &&d_c : pch_rho->derivees()) //derivees en les dependances de rho
316 {
317 DoubleTab& der = deriv[d_c.first];
318 der.resize(nl, N);
319
320 for (int i = 0; i < nl; i++)
321 for (int n = 0; n < N; n++)
322 der(i, n) = d_c.second(i, n) * alpha(i, n);
323 }
324}
325
326void Masse_Multiphase::calculer_alpha_rho_conv(const Objet_U& obj, DoubleTab& val, DoubleTab& bval, tabs_t& deriv)
327{
328 const Equation_base& eqn = ref_cast(Equation_base, obj);
329 const Pb_Multiphase& pbm = ref_cast(Pb_Multiphase, eqn.probleme());
330 const Champ_base& ch_rho = eqn.milieu().masse_volumique();
331 const Champ_Inc_base& ch_alpha = eqn.inconnue(), *pch_rho = sub_type(Champ_Inc_base, ch_rho) ? &ref_cast(Champ_Inc_base, ch_rho) : nullptr;
332 const DoubleTab& alpha = ch_alpha.valeurs(), &rho = ch_rho.valeurs();
333 const int nl = val.dimension_tot(0),
334 N = val.line_size(),
335 cR = sub_type(Champ_Uniforme, ch_rho);
336
337 /* valeurs du champ */
338 for (int i = 0; i < nl; i++)
339 for (int n = 0; n < N; n++)
340 val(i, n) = (alpha(i, n) - pbm.alpha_inf_phase(n)) * rho(!cR * i, n);
341
342 /* valeur aux bords */
343 /* on ne peut utiliser valeur_aux_bords que si ch_rho a un domaine_dis_base */
344 ch_rho.a_un_domaine_dis_base() ? bval = ch_rho.valeur_aux_bords() :
345 ch_rho.valeur_aux(ref_cast(Domaine_VF, eqn.domaine_dis()).xv_bord(), bval);
346
347 // tab_multiply_any_shape(bval, ch_alpha.valeur_aux_bords(), VECT_ALL_ITEMS);
348 DoubleTrav calpha;
349 calpha = ch_alpha.valeur_aux_bords();
350
351 const int n2 = calpha.dimension_tot(0);
352 for (int i = 0; i < n2; i++)
353 for (int n = 0; n < N; n++)
354 calpha(i, n) = calpha(i, n) - pbm.alpha_inf_phase(n);
355
356 tab_multiply_any_shape(bval, calpha, VECT_ALL_ITEMS);
357
358 /* derivees */
359 DoubleTab& d_a = deriv["alpha"]; //derivee en alpha : rho
360 d_a.resize(nl, N);
361
362 for (int i = 0; i < nl; i++)
363 for (int n = 0; n < N; n++)
364 d_a(i, n) = rho(!cR * i, n);
365
366 if (pch_rho)
367 for (auto &&d_c : pch_rho->derivees()) //derivees en les dependances de rho
368 {
369 DoubleTab& der = deriv[d_c.first];
370 der.resize(nl, N);
371
372 for (int i = 0; i < nl; i++)
373 for (int n = 0; n < N; n++)
374 der(i, n) = d_c.second(i, n) * alpha(i, n);
375 }
376}
377
379{
380 if (champ_convecte_)
381 return; //deja fait
382
383 const int Nt = inconnue().nb_valeurs_temporelles(),
384 Nl = inconnue().valeurs().size_reelle_ok() ? inconnue().valeurs().dimension(0) : -1,
385 Nc = inconnue().valeurs().line_size();
386
387 //champ_convecte_ : meme type / support que l'inconnue
388 discretisation().creer_champ(champ_convecte_, domaine_dis(), inconnue().que_suis_je(), "N/A", "N/A", Nc, Nl, Nt, schema_temps().temps_courant());
389
390 champ_convecte_->associer_eqn(*this);
391 auto nom_fonc = get_fonc_champ_convecte();
392 champ_convecte_->nommer(nom_fonc.first);
393 champ_convecte_->init_champ_calcule(*this, nom_fonc.second);
394}
Classe Champ_Inc_base.
virtual int nb_valeurs_temporelles() const
Renvoie le nombre de valeurs temporelles actuellement conservees.
DoubleTab & valeurs() override
Renvoie le tableau des valeurs du champ au temps courant.
DoubleTab valeur_aux_bords() const override
renvoie la valeur du champ aux faces de bord
virtual DoubleTab & valeurs()=0
classe Champ_Uniforme Represente un champ constant dans l'espace et dans le temps.
classe Champ_base Cette classe est la base de la hierarchie des champs.
Definition Champ_base.h:43
virtual int a_un_domaine_dis_base() const
Definition Champ_base.h:69
virtual DoubleTab valeur_aux_bords() const
renvoie la valeur du champ aux faces de bord
virtual DoubleTab & valeur_aux(const DoubleTab &positions, DoubleTab &valeurs) const
Provoque une erreur ! Doit etre surchargee par les classes derivees.
classe Convection_Diffusion_std Cette classe est la base des equations modelisant le transport
int lire_motcle_non_standard(const Motcle &, Entree &) override
Lecture des parametres de type non simple d'un objet_U a partir d'un flot d'entree.
classe Discret_Thyd Cette classe est la classe de base representant une discretisation
static void creer_champ(OWN_PTR(Champ_Inc_base)&ch, const Domaine_dis_base &z, const Nom &type, const Nom &nom, const Nom &unite, int nb_comp, int nb_ddl, int nb_pas_dt, double temps, const Nom &directive=NOM_VIDE, const Nom &nom_discretisation=NOM_VIDE)
Methode statique qui cree un OWN_PTR(Champ_Inc_base) du type specifie.
void discretiser_champ(const Motcle &directive, const Domaine_dis_base &z, const Nom &nom, const Nom &unite, int nb_comp, int nb_pas_dt, double temps, OWN_PTR(Champ_Inc_base)&champ, const Nom &sous_type=NOM_VIDE) const
classe Domaine_Cl_dis_base Les objets Domaine_Cl_dis_base representent les conditions aux limites
class Domaine_VF
Definition Domaine_VF.h:44
classe Domaine_dis_base Cette classe est la base de la hierarchie des domaines discretisees.
Class defining operators and methods for all reading operation in an input flow (file,...
Definition Entree.h:42
classe Equation_base Le role d'une equation est le calcul d'un ou plusieurs champs....
virtual void set_param(Param &titi) const override
virtual const Milieu_base & milieu() const =0
virtual void dimensionner_matrice_sans_mem(Matrice_Morse &mat_morse)
Sources & sources()
Renvoie les termes sources asssocies a l'equation.
virtual void assembler_blocs_avec_inertie(matrices_t matrices, DoubleTab &secmem, const tabs_t &semi_impl={})
const Discretisation_base & discretisation() const
Renvoie la discretisation associee a l'equation.
virtual const Champ_Inc_base & inconnue() const =0
virtual void dimensionner_blocs(matrices_t matrices, const tabs_t &semi_impl={}) const
virtual void completer()
Complete la construction (initialisation) des objets associes a l'equation.
virtual Domaine_Cl_dis_base & domaine_Cl_dis()
Renvoie le domaine des conditions aux limite discretisee associee a l'equation.
Probleme_base & probleme()
Renvoie le probleme associe a l'equation.
Schema_Temps_base & schema_temps()
Renvoie le schema en temps associe a l'equation.
virtual void discretiser()
Discretise l'equation.
virtual Entree & lire_sources(Entree &)
Lecture des termes sources dans un flot d'entree.
virtual int has_interface_blocs() const
Champs_compris champs_compris_
Domaine_dis_base & domaine_dis()
Renvoie le domaine discretise associe a l'equation.
classe Fluide_base Cette classe represente un d'un fluide incompressible ainsi que
Definition Fluide_base.h:38
classe Masse_Multiphase Cas particulier de Convection_Diffusion_std pour un fluide quasi conpressible
int lire_motcle_non_standard(const Motcle &, Entree &) override
Lecture des parametres de type non simple d'un objet_U a partir d'un flot d'entree.
static void calculer_alpha_rho(const Objet_U &obj, DoubleTab &val, DoubleTab &bval, tabs_t &deriv)
const Operateur & operateur(int) const override
Renvoie l'operateur specifie par son index: renvoie terme_diffusif si i = 0.
void discretiser() override
Discretise l'equation.
const Motcle & domaine_application() const override
Renvoie le nom du domaine d'application de l'equation.
Operateur_Evanescence evanescence_
static void calculer_alpha_rho_conv(const Objet_U &obj, DoubleTab &val, DoubleTab &bval, tabs_t &deriv)
const Champ_Inc_base & inconnue() const override
Renvoie le champ inconnue representant l'inconnue (T ou H) (version const).
const Milieu_base & milieu() const override
Renvoie le milieu physique de l'equation.
void associer_milieu_base(const Milieu_base &) override
Associe un milieu physique a l'equation, le milieu est en fait caste en Fluide_base.
int has_interface_blocs() const override
void dimensionner_matrice_sans_mem(Matrice_Morse &matrice) override
void associer_fluide(const Fluide_base &)
Associe un fluide de type Fluide_base a l'equation.
void init_champ_convecte() const override
void assembler_blocs_avec_inertie(matrices_t matrices, DoubleTab &secmem, const tabs_t &semi_impl={}) override
void completer() override
Associe l inconnue de l equation a la loi d etat,.
const Fluide_base & fluide() const
Renvoie le fluide incompressible associe a l'equation.
void dimensionner_blocs(matrices_t matrices, const tabs_t &semi_impl={}) const override
Operateur_Grad Op_Grad_
std::pair< std::string, fonc_calc_t > get_fonc_champ_convecte() const
void set_param(Param &param) const override
Classe Matrice_Morse Represente une matrice M (creuse), non necessairement carree.
classe Milieu_base Cette classe est la base de la hierarchie des milieux (physiques)
Definition Milieu_base.h:50
virtual const Champ_base & masse_volumique() const
Renvoie la masse volumique du milieu.
Une chaine de caractere (Nom) en majuscules.
Definition Motcle.h:26
class Nom Une chaine de caractere pour nommer les objets de TRUST
Definition Nom.h:31
friend class Entree
Definition Objet_U.h:76
static int dimension
Definition Objet_U.h:99
const Nom & que_suis_je() const
renvoie la chaine identifiant la classe.
Definition Objet_U.cpp:104
virtual Entree & readOn(Entree &)
Lecture d'un Objet_U sur un flot d'entree Methode a surcharger.
Definition Objet_U.cpp:293
Objet_U()
Constructeur par defaut : attribue un numero d'identifiant unique a l'objet (object_id_),...
Definition Objet_U.cpp:55
virtual Sortie & printOn(Sortie &) const
Ecriture de l'objet sur un flot de sortie Methode a surcharger.
Definition Objet_U.cpp:282
classe Operateur Classe generique de la hierarchie des operateurs.
Definition Operateur.h:39
Helper class to factorize the readOn method of Objet_U classes.
Definition Param.h:112
void ajouter_condition(const char *condition, const char *message, const char *name=0)
Declare a post-read logical condition that must hold on the parameter values.
Definition Param.cpp:496
void ajouter_non_std(const char *keyword, const Objet_U *value, Param::Nature nat=Param::OPTIONAL)
Register a keyword handled by Objet_U::lire_motcle_non_standard.
Definition Param.cpp:489
classe Pb_Multiphase Cette classe represente un probleme de thermohydraulique multiphase de type "3*N...
double alpha_inf_phase(int i) const
const Nom & nom_phase(int i) const
int nb_phases() const
const Nom & le_nom() const override
Donne le nom de l'Objet_U Methode a surcharger : renvoie "neant" dans cette implementation.
Definition Probleme_U.h:109
static void exit(int exit_code=-1)
Routine de sortie de TRUST dans une region Kokkos.
Definition Process.cpp:455
double temps_courant() const
Renvoie le temps courant.
virtual int nb_valeurs_temporelles() const =0
Classe de base des flux de sortie.
Definition Sortie.h:52
void resize(_SIZE_ n, RESIZE_OPTIONS opt=RESIZE_OPTIONS::COPY_INIT)
Definition TRUSTTab.tpp:469
_SIZE_ dimension_tot(int) const override
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_SIZE_ dimension(int d) const
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int line_size() const
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_SIZE_ size_reelle_ok() const
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