Paroi_loi_WW_hyd_VDF.cpp

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#include <Paroi_loi_WW_hyd_VDF.h>
#include <Fluide_base.h>
#include <Champ_Uniforme.h>
#include <Domaine_Cl_VDF.h>
#include <Dirichlet_paroi_fixe.h>
#include <Dirichlet_paroi_defilante.h>
#include <Equation_base.h>
#include <Modele_turbulence_hyd_base.h>
#include <Param.h>
 
Implemente_instanciable_sans_constructeur(Paroi_loi_WW_hyd_VDF,"loi_WW_hydr_VDF",Paroi_std_hyd_VDF);
 
// PrintOn
Sortie& Paroi_loi_WW_hyd_VDF::printOn(Sortie& s ) const
{
  return s << que_suis_je() << " " << le_nom();
}
 
// ReadOn
Entree& Paroi_loi_WW_hyd_VDF::readOn(Entree& is )
{
  Cerr<<"Reading of data for a "<<que_suis_je()<<" wall law"<<finl;
  Param param(que_suis_je());
  set_param(param);
  param.lire_avec_accolades_depuis(is);
  return is ;
}
 
void Paroi_loi_WW_hyd_VDF::set_param(Param& param) const
{
  Paroi_std_hyd_VDF::set_param(param);
  param.ajouter_flag("impr",&impr);
}
 
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  Implementation des fonctions de la classe Paroi_loi_WW_hyd_VDF
//
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
// Remplissage de la table
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::init_lois_paroi_hydraulique()
{
  Cmu_ = mon_modele_turb_hyd->get_Cmu();
  A= 8.3 ;
  B= 1./7. ;
  Y0= 11.81 ;
  return 1;
}
 
// On annule les valeurs des grandeurs turbulentes qui
// correspondent aux mailles de paroi
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::preparer_calcul_hyd(DoubleTab& tab)
{
 
  return 1;
}
 
// calculer_hyd pour le k-epsilon
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_hyd(DoubleTab& tab_k_eps)
{
  Cerr << " Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_hyd(DoubleTab& tab_k_eps) " << finl;
  Cerr <<  "on ne doit pas entrer dans cette methode" << finl;
  Cerr << " car elle est definie uniquement pour la LES " << finl ;
  return 1 ;
}
 
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_hyd(DoubleTab& tab_nu_t,DoubleTab& tab_k)
{
  const Domaine_VDF& domaine_VDF = ref_cast(Domaine_VDF, le_dom_dis_.valeur());
  const IntVect& orientation = domaine_VDF.orientation();
  const IntTab& face_voisins = domaine_VDF.face_voisins();
  const Equation_base& eqn_hydr = mon_modele_turb_hyd->equation();
  const Fluide_base& le_fluide = ref_cast(Fluide_base, eqn_hydr.milieu());
  const Champ_Don_base& ch_visco_cin = le_fluide.viscosite_cinematique();
 
  // la vitesse resolue par l'equation hydr
  const DoubleVect& vit = eqn_hydr.inconnue().valeurs();
  const DoubleTab& tab_visco = ch_visco_cin.valeurs();
  double visco=-1;
 
  // l_unif est le parametre de controle
  int l_unif;
 
  // test si la viscosite est un champ uniforme
  // l_unif=0 la viscosite n'est pas uniforme
  // l_unif=1 la viscosite est uniforme
  if (sub_type(Champ_Uniforme,ch_visco_cin))
    {
      visco = std::max(tab_visco(0,0),DMINFLOAT);
      l_unif = 1;
    }
  else
    l_unif = 0;
 
 
  // *************************
  // preparer_calcul_hyd(tab);
  // *************************
 
 
  // Cas ou la viscosite est nulle !!!!
  if ((!l_unif) && (tab_visco.local_min_vect()<DMINFLOAT))
    //   on ne doit pas changer tab_visco ici !
    {
      Cerr << "In Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_hyd : visco = " << tab_visco.local_min_vect() << " <= 0 ? " << finl;
      throw;
    }
  //    tab_visco+=DMINFLOAT;
 
  int ndeb,nfin;
  int elem,ori;
  double norm_v;
  double dist;
  double d_visco;
 
  double val,val1,val2;
  double signe;
 
 
  // Boucle sur les bords
  for (int n_bord=0; n_bord<domaine_VDF.nb_front_Cl(); n_bord++)
    {
 
      // pour chaque condition limite on regarde son type
      // On applique les lois de paroi uniquement
      // aux voisinages des parois
      const Cond_lim& la_cl = le_dom_Cl_dis_->les_conditions_limites(n_bord);
 
      //**********************
      // Condition Paroi_fixe
      //**********************
 
      if (sub_type(Dirichlet_paroi_fixe,la_cl.valeur()) )
        {
          const Front_VF& le_bord = ref_cast(Front_VF,la_cl->frontiere_dis());
          ndeb = le_bord.num_premiere_face();
          nfin = ndeb + le_bord.nb_faces();
 
          // Cas dimension 2
          if (dimension == 2 )
            for (int num_face=ndeb; num_face<nfin; num_face++)
              {
 
                //ori vaut 0,1 ou 2 (0=> x=Cte, 1=> y=Cte ...)
                ori = orientation(num_face);
 
                // face_voisin contient les deux elements voisins d'une face
                // 1er cas le bord est 'a droite' de la face de bord
                // 2e cas le bord est 'a gauche'
                if ( (elem =face_voisins(num_face,0)) != -1)
                  {
                    norm_v=norm_2D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,val);
                    signe = -1.;
                  }
                else
                  {
                    elem = face_voisins(num_face,1);
                    norm_v=norm_2D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,val);
                    signe = 1.;
                  }
 
                // dist correspondt a la distance entre le centre de la cellule et le bord
                if (axi)
                  dist=domaine_VDF.dist_norm_bord_axi(num_face);
                else
                  dist=domaine_VDF.dist_norm_bord(num_face);
 
                // evaluation de la viscosite
                if (l_unif)
                  d_visco = visco;
                else
                  d_visco = tab_visco[elem];
 
                // Calcul de u* et des grandeurs turbulentes
                // a partir de norm_v
                calculer_local(d_visco,tab_nu_t,tab_k,norm_v,dist,elem,num_face);
                //Cerr << "ATTENTION!!! MODIFS FAITE POUR 3D ETENDUE A 2D MAIS NON VERIFIEE POUR 2D!!!!" << finl;
 
                int num_elem = domaine_VDF.face_voisins(num_face,0);
                if (num_elem == -1)
                  num_elem = domaine_VDF.face_voisins(num_face,1);
 
 
                // Calcul de la contrainte tangentielle
                Cisaillement_paroi_(num_face,1-ori) = signe*tab_u_star(num_face)*tab_u_star(num_face)*val;
                Cisaillement_paroi_(num_face,ori) = 0.;
              }
 
          // Cas dimension 3
          else if (dimension == 3)
            for (int num_face=ndeb; num_face<nfin; num_face++)
              {
                //ori vaut 0,1 ou 2 (0=> x=Cte, 1=> y=Cte ...)
                ori = orientation(num_face);
 
                // face_voisin contient les deux elements voisins d'une face
                if ( (elem = face_voisins(num_face,0)) != -1)
                  {
                    norm_v=norm_3D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,val1,val2);
                    signe = -1.; // on est a la paroi sup
                  }
                else
                  {
                    elem = face_voisins(num_face,1);
                    norm_v=norm_3D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,val1,val2);
                    signe = 1.; // on est a la paroi inf
                  }
 
                // dist correspondt a la distance entre le centre de la cellule et le bord
                if (axi)
                  dist = domaine_VDF.dist_norm_bord_axi(num_face);
                else
                  dist = domaine_VDF.dist_norm_bord(num_face);
 
                // evaluation de la viscosite
                if (l_unif)
                  d_visco = visco;
                else
                  d_visco = tab_visco[elem];
 
 
                // Calcul de u* et des grandeurs turbulentes:
                // a partir de de norm_v
                calculer_local(d_visco,tab_nu_t,tab_k,norm_v,dist,elem,num_face);
 
                // Calcul des deux composantes de la contrainte tangentielle:
                double vit_frot = tab_u_star(num_face)*tab_u_star(num_face);
 
                if (ori == 0)
                  {
                    Cisaillement_paroi_(num_face,1) = signe*vit_frot*val1;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,2) = signe*vit_frot*val2;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,0) = 0.;
                  }
                else if (ori == 1)
                  {
                    Cisaillement_paroi_(num_face,0) = signe*vit_frot*val1;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,2) = signe*vit_frot*val2;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,1) = 0.;
                  }
                else
                  {
                    Cisaillement_paroi_(num_face,0) = signe*vit_frot*val1;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,1) = signe*vit_frot*val2;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,2) = 0.;
                  }
              }
        }
 
 
      //***************************
      // Condition Paroi_defilante
      //***************************
 
      else if (sub_type(Dirichlet_paroi_defilante,la_cl.valeur()) )
        {
 
          const Dirichlet_paroi_defilante& cl_diri = ref_cast(Dirichlet_paroi_defilante,la_cl.valeur());
          const Front_VF& le_bord = ref_cast(Front_VF,la_cl->frontiere_dis());
          ndeb = le_bord.num_premiere_face();
          nfin = ndeb + le_bord.nb_faces();
          DoubleTab vitesse_imposee_face_bord(le_bord.nb_faces(),dimension);
          for (int face=ndeb; face<nfin; face++)
            for (int k=0; k<dimension; k++)
              vitesse_imposee_face_bord(face-ndeb,k) = cl_diri.val_imp(face-ndeb,k);
 
          // Cas dimension 2
          if (dimension == 2 )
 
            // On calcule au centre des mailles de bord
            // la vitesse parallele a l'axe de la face de bord
            //
            // On calcule la norme de cette vitesse
 
            for (int num_face=ndeb; num_face<nfin; num_face++)
              {
                //ori vaut 0,1 ou 2 (0=> x=Cte, 1=> y=Cte ...)
                ori = orientation(num_face);
 
                int rang = num_face-ndeb;
 
                // face_voisin contient les deux elements voisins d'une face
                if ( (elem = face_voisins(num_face,0)) != -1)
                  {
                    norm_v=norm_2D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,vitesse_imposee_face_bord(rang,0),
                                       vitesse_imposee_face_bord(rang,1),val);
                    signe = -1.; // on est a la paroi sup
                  }
                else
                  {
                    elem = face_voisins(num_face,1);
                    norm_v=norm_2D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,vitesse_imposee_face_bord(rang,0),
                                       vitesse_imposee_face_bord(rang,1),val);
                    signe = 1.; // on est a la paroi inf
                  }
 
                // dist correspondt a la distance entre le centre de la cellule et le bord
                if (axi)
                  dist = domaine_VDF.dist_norm_bord_axi(num_face);
                else
                  dist = domaine_VDF.dist_norm_bord(num_face);
 
                // evaluation de la viscosite
                if (l_unif)
                  d_visco = visco;
                else
                  d_visco = tab_visco[elem];
 
 
                // Calcul de u* et des grandeurs turbulentes:
                calculer_local(d_visco,tab_nu_t,tab_k,norm_v,dist,elem,num_face);
 
                // Calcul de la contrainte tangentielle a la paroi:
                Cisaillement_paroi_(num_face,1-ori) = signe*tab_u_star(num_face)*tab_u_star(num_face)*val;
                Cisaillement_paroi_(num_face,ori) = 0.;
              }
 
          // Cas dimension 3
          else if (dimension == 3)
 
            // On calcule au centre des mailles de bord
            // la vitesse dans le plan parallele a celui de la face de bord
            // On calcule la norme de cette vitesse
 
            for (int num_face=ndeb; num_face<nfin; num_face++)
              {
 
                //ori vaut 0,1 ou 2 (0=> x=Cte, 1=> y=Cte ...)
                ori = orientation(num_face);
 
                int rang = num_face-ndeb;
 
                // face_voisin contient les deux elements voisins d'une face
                if ( (elem = face_voisins(num_face,0)) != -1)
                  {
                    norm_v=norm_3D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,vitesse_imposee_face_bord(rang,0),
                                       vitesse_imposee_face_bord(rang,1),
                                       vitesse_imposee_face_bord(rang,2),val1,val2);
                    signe = -1.; // on est a la paroi sup
                  }
                else
                  {
                    elem =  face_voisins(num_face,1);
                    norm_v=norm_3D_vit(vit,elem,ori,domaine_VDF,vitesse_imposee_face_bord(rang,0),
                                       vitesse_imposee_face_bord(rang,1),
                                       vitesse_imposee_face_bord(rang,2),val1,val2);
                    signe = 1.; // on est a la paroi inf
                  }
 
                // dist correspondt a la distance entre le centre de la cellule et le bord
                if (axi)
                  dist = domaine_VDF.dist_norm_bord_axi(num_face);
                else
                  dist = domaine_VDF.dist_norm_bord(num_face);
 
                // evaluation de la viscosite
                if (l_unif)
                  d_visco = visco;
                else
                  d_visco = tab_visco[elem];
 
                // Calcul de u* et des grandeurs turbulentes:
                // a partir de u+d+
                calculer_local(d_visco,tab_nu_t,tab_k,norm_v,dist,elem,num_face);
 
                // Calcul des deux composantes de la contrainte tangentielle:
                double vit_frot = tab_u_star(num_face)*tab_u_star(num_face);
 
                if (ori == 0)
                  {
                    Cisaillement_paroi_(num_face,1) = signe*vit_frot*val1;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,2) = signe*vit_frot*val2;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,0) = 0.;
                  }
                else if (ori == 1)
                  {
                    Cisaillement_paroi_(num_face,0) = signe*vit_frot*val1;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,2) = signe*vit_frot*val2;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,1) = 0.;
                  }
                else
                  {
                    Cisaillement_paroi_(num_face,0) = signe*vit_frot*val1;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,1) = signe*vit_frot*val2;
                    Cisaillement_paroi_(num_face,2) = 0.;
                  }
              }
        }
    }
  Cisaillement_paroi_.echange_espace_virtuel();
  tab_nu_t.echange_espace_virtuel();
  tab_k.echange_espace_virtuel();
  return 1;
}
 
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_local(double d_visco,
                                         DoubleTab& tab_nu_t,DoubleTab& tab_k,double norm_vit,
                                         double dist,int elem,int num_face)
{
  // C est la hauteur de la premiere maille en int qui doit etre testee ->> 2.*dist
  double up_lim = d_visco*Y0*Y0/(4.*dist);
 
  if (norm_vit <= up_lim)
    {
      calculer_u_star_sous_couche_visq(norm_vit,d_visco,dist,num_face);
      calculer_sous_couche_visq(tab_nu_t,tab_k,elem);
      if (impr==1) Cerr << "Domaine lineaire" << finl;
    }
  else
    {
      calculer_u_star_couche_puissance(norm_vit,d_visco,dist,num_face);
      calculer_couche_puissance(tab_nu_t,tab_k,dist,elem,num_face);
      if (impr==1) Cerr << "Domaine en puissance" << finl;
    }
  return 1;
}
 
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_u_star_couche_puissance(double norm_vit,double d_visco,
                                                           double dist, int face)
{
  double part1, part2 ;
  static double Apuiss = pow(A,(1+B)/(1-B));
 
  part1= ( (B+1) * pow(d_visco,B) * norm_vit ) / (A *pow(2.*dist,B) );
  part2= ( (1-B) * pow(d_visco,B+1) * Apuiss ) / (2 * pow(2.*dist,B+1) ) ;
 
  tab_u_star_(face)= pow(part1+part2, 1/(B+1) );
 
  return 1;
}
 
 
int Paroi_loi_WW_hyd_VDF::calculer_couche_puissance(DoubleTab& nu_t,DoubleTab& tab_k,
                                                    double dist,int elem,int face)
{
  //  nu_t = Cmu*k*k/eps
  //
  //                      2                      3
  //  En utilisant  k = u*/sqrt(Cmu_)  et eps = u* / Kd
  //
  //  on calcule nu_t en fonction de u*
 
  double u_star = tab_u_star(face);
 
  tab_k(elem) = u_star*u_star/sqrt(Cmu_);
  nu_t(elem) = u_star*Kappa_*dist ;
 
  return 1;
}