CoreFlows/Models/inc/TransportEquation.hxx

   1 //============================================================================
   2 /**
   3  * \file TransportEquation.hxx
   4  * \author Michael NDJINGA
   5  * \version 1.0
   6  * \date 24 March 2015
   7  * \brief Fluid enthalpy transport equation
   8  * */
   9 //============================================================================
  10
  11 /*! \class TransportEquation TransportEquation.hxx "TransportEquation.hxx"
  12  *  \brief Scalar advection equation for a fluid enthalpy
  13  *  \details see \ref TransportEqPage for more details
  14  */
  15 #ifndef TransportEquation_HXX_
  16 #define TransportEquation_HXX_
  17
  18 #include "ProblemCoreFlows.hxx"
  19
  20 using namespace std;
  21
  22
  23 //! enumeration phase
  24 /*! The fluid type can be LiquidPhase or water  */
  25 enum phase
  26 {
  27         LiquidPhase,/**< Fluid considered is GasPhase */
  28         GasPhase/**< Fluid considered is Gas */
  29 };
  30
  31 //! enumeration pressureEstimate
  32 /*! the pressure estimate needed to fit physical parameters  */
  33 enum pressureMagnitude
  34 {
  35         around1bar300KTransport,/**< pressure is around 1 bar and temperature around 300K (for TransportEquation, SinglePhase and IsothermalTwoFluid) or 373 K (saturation for DriftModel and FiveEqsTwoFluid) */
  36         around155bars600KTransport/**< pressure is around 155 bars  and temperature around 618 K (saturation) */
  37 };
  38
  39 //! enumeration BoundaryType
  40 /*! Boundary condition type  */
  41 enum BoundaryTypeTransport      {InletTransport,  OutletTransport, NeumannTransport, DirichletTransport, NoneBCTransport};//Actually Inlet=Dirichlet and Outlet=Neumann
  42
  43 /** \struct LimitField
  44  * \brief value of some fields on the boundary  */
  45 struct LimitFieldTransport{
  46         LimitFieldTransport(){bcType=NoneBCTransport; T=0; h=0; flux=0; }
  47         LimitFieldTransport(BoundaryTypeTransport _bcType, double _T,   double _h,double _flux  ){
  48                 bcType=_bcType; T=_T; h=_h; flux=_flux;
  49         }
  50
  51         BoundaryTypeTransport bcType;
  52         double T; //for inlet or Dirichlet
  53         double h; //for inlet or Dirichlet
  54         double flux; //for Neumann or outlet
  55 };
  56
  57 class TransportEquation: public ProblemCoreFlows
  58 {
  59
  60 public :
  61         /** \fn TransportEquation
  62                          * \brief Constructor for the enthalpy transport in a fluid
  63                          * \param [in] phase : \ref Liquid or \ref Gas
  64                          * \param [in] pressureMagnitude : \ref around1bar or \ref around155bars
  65                          * \param [in] vector<double> : fluid velocity (assumed constant)
  66                          *  */
  67         TransportEquation(phase fluid, pressureMagnitude pEstimate,vector<double> vitesseTransport);
  68
  69         //Gestion du calcul
  70         virtual void initialize();
  71         virtual void terminate();//vide la mémoire et enregistre le résultat final
  72         bool initTimeStep(double dt);
  73         double computeTimeStep(bool & stop);//propose un pas de temps pour le calcul. Celà nécessite de discrétiser les opérateur (convection, diffusion, sources) et pour chacun d'employer la condition cfl. En cas de problème durant ce calcul (exemple t=tmax), renvoie stop=true
  74         void abortTimeStep();//efface les inconnues calculées par solveTimeStep() et reinitialise dt à 0
  75         bool iterateTimeStep(bool &ok);
  76         virtual void save();
  77         virtual void validateTimeStep();
  78
  79         /* Boundary conditions */
  80         /** \fn setIntletBoundaryCondition
  81                          * \brief adds a new boundary condition of type Inlet
  82                          * \details
  83                          * \param [in] string : the name of the boundary
  84                          * \param [in] double : the value of the temperature at the boundary
  85                          * \param [out] void
  86                          *  */
  87         void setInletBoundaryCondition(string groupName,double enthalpy){
  88                 _limitField[groupName]=LimitFieldTransport(InletTransport,-1,enthalpy,-1);
  89         };
  90
  91         /** \fn setNeumannBoundaryCondition
  92          * \brief adds a new boundary condition of type Neumann
  93          * \details
  94          * \param [in] string the name of the boundary
  95          * \param [out] void
  96          *  */
  97         void setNeumannBoundaryCondition(string groupName, double flux=0){
  98                 _limitField[groupName]=LimitFieldTransport(NeumannTransport,-1,flux,-1);
  99         };
 100
 101         /** \fn setBoundaryFields
 102          * \brief met à jour  _limitField  ( le type de condition limite )
 103          * \details
 104          * \param [in] string
 105          * \param [out] void
 106          *  */
 107         void setBoundaryFields(map<string, LimitFieldTransport> boundaryFields){
 108                 _limitField = boundaryFields;
 109         };
 110
 111
 112         /*Physical parameters*/
 113         void setLiqSatEnthalpy(double hsatl){
 114                 _hsatl=hsatl;
 115         };
 116         void setVapSatEnthalpy(double hsatv){
 117                 _hsatv=hsatv;
 118         };
 119         void setLiqSatDensity(double rhosatl){
 120                 _rhosatl=rhosatl;
 121         };
 122         void setVapSatDensity(double rhosatv){
 123                 _rhosatv=rhosatv;
 124         };
 125         void setTransportVelocity(Vector v){
 126                 _vitesseTransport=v;
 127         };
 128
 129         //get output fields for postprocessing or coupling
 130         vector<string> getOutputFieldsNames() ;//liste tous les champs que peut fournir le code pour le postraitement
 131         Field&         getOutputField(const string& nameField );//Renvoie un champs pour le postraitement
 132
 133         Field& getFluidTemperatureField(){
 134                 return _TT;
 135         }
 136
 137         Field& getEnthalpyField(){
 138                 return _VV;
 139         }
 140
 141         /** \fn getTimeScheme
 142          * \brief returns the  time scheme name
 143          * \param [in] void
 144          * \param [out] enum TimeScheme (explicit or implicit)
 145          *  */
 146         TimeScheme getTimeScheme();
 147
 148 protected :
 149         double computeTransportMatrix();
 150         double computeRHS();
 151         void updatePrimitives();
 152         double temperature(double h){
 153                 return _Tref+(h-_href)/_cpref;
 154         };
 155         double voidFraction(double h){
 156                 double titre=(h-_href)/(_hsatv-_hsatl);
 157                 if (titre<0)
 158                         return 0;
 159                 else if (titre>1)
 160                         return 1;
 161                 else return titre*_rhosatl/(titre*_rhosatl+(1-titre)*_rhosatv);
 162         };
 163         double density(double alpha){
 164                 return alpha*_rhosatv+(1-alpha)*_rhosatl;
 165         };
 166
 167         Field   _TT, _Alpha, _Rho;//Fields of temperature and coupled temperature
 168         double _rhosatv, _rhosatl;
 169         double _Tref, _href, _cpref;
 170         Vector _vitesseTransport, _normale;
 171         bool _transportMatrixSet;
 172         Vec _Hn, _deltaH, _Hk, _Hkm1, _b0;
 173         double _dt_transport, _dt_src;
 174
 175         map<string, LimitFieldTransport> _limitField;
 176 };
 177
 178 #endif /* TransportEquation_HXX_ */