CoreFlows/Models/inc/Fluide.h

   1 #ifndef FLUIDE_H
   2 #define FLUIDE_H
   3
   4 #include <string>
   5 #include "math.h"
   6 #include "CdmathException.hxx"
   7
   8 /*! \class Fluide Fluide.hxx "Fluide.hxx"
   9  *  \brief Fluid thermodynamics properties
  10  *  \details Provides pressure, density, temperature, internal energy, enthalpy, viscosity and conductivity
  11  */
  12
  13 using namespace std;
  14
  15 class Fluide{
  16  protected:
  17   double _mu, _lambda,_Cv, _Cp,_Tref,_gamma,  _p0, _q,_dragCoeff;
  18  public:
  19   Fluide(){_mu=0; _lambda=0;_Cv=0;_Cp=0;_Tref=0;_dragCoeff=0;_gamma=0;  _p0=0; _q=0;}
  20   virtual ~Fluide(){};
  21
  22   //Stiffened gas equation of state
  23   double getPressure(double  rhoe,const double  rho) {
  24         return (_gamma - 1) * (rhoe - rho*_q) - _gamma*_p0;
  25   };
  26   double getPressureFromEnthalpy(double  h,const double  rho) {
  27         return (_gamma - 1)/_gamma * rho * (h - _q) - _p0;
  28   };
  29   /*For the newton scheme in the IsothermalTwoFluid model */
  30   double getPressureDerivativeRhoE()  { return _gamma - 1; }
  31   double getDensityFromEnthalpy(double p, double h)
  32   {
  33         return _gamma*(p+_p0)/((_gamma-1)*(h-_q));
  34   }
  35   double vitesseSonEnthalpie(double h) {  return sqrt((_gamma-1)*h);  };
  36   double vitesseSonTemperature(const double T, const double rho)
  37   {
  38         double h= getEnthalpy(T,rho);
  39         return vitesseSonEnthalpie(h);
  40   }
  41
  42   double getViscosity(double T) {return _mu;};
  43   double getConductivity(double T) {return _lambda;};
  44   double getDragCoeffs(double T) { return _dragCoeff;};
  45   void setViscosity(double mu) { _mu=mu;};
  46   void setConductivity(double lambda) { _lambda= lambda;};
  47   void setDragCoeffs(double dragCoeff) {_dragCoeff=dragCoeff;};
  48   //return constants gamma, cp, cv, p0, q
  49   double constante(string name)
  50   {
  51         if(name== "gamma")
  52                 return _gamma;
  53         else if (name == "cv"||name == "Cv")
  54                 return _Cv;
  55         else if (name == "cp"||name == "Cp")
  56                 return _Cp;
  57         else if(name=="p0")
  58                 return _p0;
  59         else if(name=="q")
  60                 return _q;
  61         else
  62                 throw CdmathException("Unknown constant: "+name);
  63   }
  64   virtual double getDensity(double p, double T)=0;
  65   virtual double getTemperatureFromPressure(const double  p, const double rho)=0;
  66   virtual double getTemperatureFromEnthalpy(const double  h, const double rho)=0;
  67   virtual double getInternalEnergy(double T, double rho)=0;
  68   virtual double getEnthalpy(double T, double rho)=0;
  69
  70 };
  71
  72 // A standard stiffened gas class
  73
  74 /*! \class StiffenedGas Fluide.hxx "Fluide.hxx"
  75  *  \brief Class implementing a standard stiffened gas law between pressure, density and internal energy
  76  *  \details
  77  */
  78 class StiffenedGas:public Fluide{
  79  private:
  80   double  _e_ref;//Stiffened gas law : P=(gamma - 1) * rho e(T) - _gamma*_p0
  81  public:
  82   StiffenedGas():Fluide(){_e_ref=0;};
  83   //Perfect gas EOS
  84   StiffenedGas( double gamma, double cv, double T_ref, double e_ref);
  85   //Stiffened gas law fitting reference pressure, density and sound speed
  86   StiffenedGas(double rho_ref, double p_ref, double T_ref, double e_ref, double soundSpeed_ref, double heatCap_ref);
  87
  88   double getInternalEnergy(double T, double rho=0);
  89   double getEnthalpy(double T, double rho);
  90   double getTemperatureFromPressure(double  p, double rho);
  91   double getTemperatureFromEnthalpy(const double  h, const double rho);
  92   double getDensity(double p, double T);
  93
  94   // Functions used to compute the Roe matrix for the five equation model (Kieu)
  95   /* get differential of the density rho = rho(P,e)
  96    * wrt the pressure (const e) wrt the internal energy (const P) */
  97   double getJumpDensPress(const double e_l, const double e_r);
  98   double getJumpDensInternalEnergy(const double p_l,const double p_r,const double e_l,const double e_r);
  99   double getJumpInternalEnergyTemperature();
 100   double getDiffDensPress(const double e);
 101   double getDiffDensInternalEnergy(const double p,const double e);
 102   double getDiffInternalEnergyTemperature();
 103   /* get differential of the density rho = rho(P,h)
 104      * wrt the pressure (const h) wrt the enthalpy (const P) */
 105   double getDiffDensEnthalpyPressconstant(const double p, const double h);
 106   double getDiffDensPressEnthalpyconstant(const double h);
 107 };
 108
 109 // S. Dellacherie stiffened gas class
 110
 111 /*! \class StiffenedGasDellacherie Fluide.hxx "Fluide.hxx"
 112  *  \brief Class implementing a particular stiffened gas law including saturation properties
 113  *  \details
 114  */
 115 class StiffenedGasDellacherie:public Fluide{
 116  private:
 117   double _h_ref;//Stiffened gas law according to S. Dellacherie : P=(gamma - 1) * rho (e(T)-q) - _gamma*_p0
 118  public:
 119   StiffenedGasDellacherie():Fluide(){_h_ref=0;};
 120   /* Loi des gaz raidis avec coefficients imposés suivant S. Dellacherie*/
 121   StiffenedGasDellacherie( double gamma, double p0, double q, double cv);
 122
 123   double getInternalEnergy(double T, double rho);
 124   double getEnthalpy(double T, double rho=0);
 125   double getTemperatureFromPressure(double  p, double rho);
 126   double getTemperatureFromEnthalpy(const double  h, const double rho=0);
 127   double getDensity(double p, double T);
 128
 129  };
 130 #endif