mirror of
https://develop.openfoam.com/Development/openfoam.git
synced 2025-11-28 03:28:01 +00:00
perfectFluid: New EoS for gases and liquids
which behaves as a perfect gas for a gas and an offset perfect gas for a liquid
This commit is contained in:
Henry
@ -0,0 +1,76 @@
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\\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
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\\ / O peration |
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\\ / A nd | Copyright (C) 2011-2012 OpenFOAM Foundation
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\\/ M anipulation |
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License
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This file is part of OpenFOAM.
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OpenFOAM is free software: you can redistribute it and/or modify it
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under the terms of the GNU General Public License as published by
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the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
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(at your option) any later version.
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OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
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ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
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FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License
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for more details.
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You should have received a copy of the GNU General Public License
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along with OpenFOAM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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\*---------------------------------------------------------------------------*/
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#include "perfectFluid.H"
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|
#include "IOstreams.H"
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// * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors * * * * * * * * * * * * * * //
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template<class Specie>
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Foam::perfectFluid<Specie>::perfectFluid(Istream& is)
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:
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Specie(is),
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rho0_(readScalar(is))
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{
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is.check("perfectFluid<Specie>::perfectFluid(Istream& is)");
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|
}
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template<class Specie>
|
||||||
|
Foam::perfectFluid<Specie>::perfectFluid(const dictionary& dict)
|
||||||
|
:
|
||||||
|
Specie(dict),
|
||||||
|
rho0_(readScalar(dict.subDict("equationOfState").lookup("rho0")))
|
||||||
|
{}
|
||||||
|
|
||||||
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||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
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||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
void Foam::perfectFluid<Specie>::write(Ostream& os) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Specie::write(os);
|
||||||
|
|
||||||
|
dictionary dict("equationOfState");
|
||||||
|
dict.add("rho0", rho0_);
|
||||||
|
|
||||||
|
os << indent << dict.dictName() << dict;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * Ostream Operator * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
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||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
Foam::Ostream& Foam::operator<<(Ostream& os, const perfectFluid<Specie>& pf)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
os << static_cast<const Specie&>(pf)
|
||||||
|
<< token::SPACE << pf.rho0_;
|
||||||
|
|
||||||
|
os.check("Ostream& operator<<(Ostream&, const perfectFluid<Specie>&)");
|
||||||
|
return os;
|
||||||
|
}
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// ************************************************************************* //
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@ -0,0 +1,223 @@
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\\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
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\\ / O peration |
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\\ / A nd | Copyright (C) 2012 OpenFOAM Foundation
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\\/ M anipulation |
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-------------------------------------------------------------------------------
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License
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This file is part of OpenFOAM.
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OpenFOAM is free software: you can redistribute it and/or modify it
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under the terms of the GNU General Public License as published by
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the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
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(at your option) any later version.
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|
OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
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|
ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
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|
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License
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|
for more details.
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You should have received a copy of the GNU General Public License
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|
along with OpenFOAM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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|
Class
|
||||||
|
Foam::perfectFluid
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Description
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Perfect gas equation of state.
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SourceFiles
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|
perfectFluidI.H
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|
perfectFluid.C
|
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|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
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||||||
|
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||||||
|
#ifndef perfectFluid_H
|
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|
#define perfectFluid_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "autoPtr.H"
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace Foam
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
// Forward declaration of friend functions and operators
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie> class perfectFluid;
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline perfectFluid<Specie> operator+
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline perfectFluid<Specie> operator-
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline perfectFluid<Specie> operator*
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline perfectFluid<Specie> operator==
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
Ostream& operator<<
|
||||||
|
(
|
||||||
|
Ostream&,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/*---------------------------------------------------------------------------*\
|
||||||
|
Class perfectFluid Declaration
|
||||||
|
\*---------------------------------------------------------------------------*/
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
class perfectFluid
|
||||||
|
:
|
||||||
|
public Specie
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Private data
|
||||||
|
|
||||||
|
//- The reference density
|
||||||
|
scalar rho0_;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
|
||||||
|
// Constructors
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Construct from components
|
||||||
|
inline perfectFluid(const Specie& sp, const scalar rho0);
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Construct from Istream
|
||||||
|
perfectFluid(Istream&);
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Construct from dictionary
|
||||||
|
perfectFluid(const dictionary& dict);
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Construct as named copy
|
||||||
|
inline perfectFluid(const word& name, const perfectFluid&);
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Construct and return a clone
|
||||||
|
inline autoPtr<perfectFluid> clone() const;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Selector from Istream
|
||||||
|
inline static autoPtr<perfectFluid> New(Istream& is);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Selector from dictionary
|
||||||
|
inline static autoPtr<perfectFluid> New(const dictionary& dict);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Member functions
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Return the instantiated type name
|
||||||
|
static word typeName()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return "perfectFluid<" + word(Specie::typeName_()) + '>';
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fundamental properties
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Is the equation of state is incompressible i.e. rho != f(p)
|
||||||
|
static const bool incompressible = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Is the equation of state is isochoric i.e. rho = const
|
||||||
|
static const bool isochoric = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Return density [kg/m^3]
|
||||||
|
inline scalar rho(scalar p, scalar T) const;
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Return compressibility rho/p [s^2/m^2]
|
||||||
|
inline scalar psi(scalar p, scalar T) const;
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Return compression factor []
|
||||||
|
inline scalar Z(scalar p, scalar T) const;
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Return (cp - cv) [J/(kmol K]
|
||||||
|
inline scalar cpMcv(scalar p, scalar T) const;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// IO
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Write to Ostream
|
||||||
|
void write(Ostream& os) const;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Member operators
|
||||||
|
|
||||||
|
inline void operator+=(const perfectFluid&);
|
||||||
|
inline void operator-=(const perfectFluid&);
|
||||||
|
|
||||||
|
inline void operator*=(const scalar);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Friend operators
|
||||||
|
|
||||||
|
friend perfectFluid operator+ <Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid&,
|
||||||
|
const perfectFluid&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
friend perfectFluid operator- <Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid&,
|
||||||
|
const perfectFluid&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
friend perfectFluid operator* <Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar s,
|
||||||
|
const perfectFluid&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
friend perfectFluid operator== <Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid&,
|
||||||
|
const perfectFluid&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Ostream Operator
|
||||||
|
|
||||||
|
friend Ostream& operator<< <Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
Ostream&,
|
||||||
|
const perfectFluid&
|
||||||
|
);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
} // End namespace Foam
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "perfectFluidI.H"
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef NoRepository
|
||||||
|
# include "perfectFluid.C"
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
// ************************************************************************* //
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@ -0,0 +1,220 @@
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\\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
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\\ / O peration |
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\\ / A nd | Copyright (C) 2012 OpenFOAM Foundation
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\\/ M anipulation |
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License
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This file is part of OpenFOAM.
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OpenFOAM is free software: you can redistribute it and/or modify it
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under the terms of the GNU General Public License as published by
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|
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
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(at your option) any later version.
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|
OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
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|
ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
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|
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License
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for more details.
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You should have received a copy of the GNU General Public License
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along with OpenFOAM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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\*---------------------------------------------------------------------------*/
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||||||
|
#include "perfectFluid.H"
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * Private Member Functions * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::perfectFluid<Specie>::perfectFluid
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const Specie& sp,
|
||||||
|
const scalar rho0
|
||||||
|
)
|
||||||
|
:
|
||||||
|
Specie(sp),
|
||||||
|
rho0_(rho0)
|
||||||
|
{}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors * * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::perfectFluid<Specie>::perfectFluid
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const word& name,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf
|
||||||
|
)
|
||||||
|
:
|
||||||
|
Specie(name, pf),
|
||||||
|
rho0_(pf.rho0_)
|
||||||
|
{}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::autoPtr<Foam::perfectFluid<Specie> >
|
||||||
|
Foam::perfectFluid<Specie>::clone() const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return autoPtr<perfectFluid<Specie> >(new perfectFluid<Specie>(*this));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::autoPtr<Foam::perfectFluid<Specie> >
|
||||||
|
Foam::perfectFluid<Specie>::New(Istream& is)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return autoPtr<perfectFluid<Specie> >(new perfectFluid<Specie>(is));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::autoPtr<Foam::perfectFluid<Specie> >
|
||||||
|
Foam::perfectFluid<Specie>::New
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const dictionary& dict
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return autoPtr<perfectFluid<Specie> >(new perfectFluid<Specie>(dict));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::scalar Foam::perfectFluid<Specie>::rho(scalar p, scalar T) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return rho0_ + p/(this->R()*T);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::scalar Foam::perfectFluid<Specie>::psi(scalar, scalar T) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 1.0/(this->R()*T);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::scalar Foam::perfectFluid<Specie>::Z(scalar, scalar) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::scalar Foam::perfectFluid<Specie>::cpMcv(scalar, scalar) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return this->RR;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * Member Operators * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline void Foam::perfectFluid<Specie>::operator+=
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
scalar molr1 = this->nMoles();
|
||||||
|
|
||||||
|
Specie::operator+=(pf);
|
||||||
|
|
||||||
|
molr1 /= this->nMoles();
|
||||||
|
scalar molr2 = pf.nMoles()/this->nMoles();
|
||||||
|
|
||||||
|
rho0_ = molr1*rho0_ + molr2*pf.rho0_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline void Foam::perfectFluid<Specie>::operator-=
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
scalar molr1 = this->nMoles();
|
||||||
|
|
||||||
|
Specie::operator-=(pf);
|
||||||
|
|
||||||
|
molr1 /= this->nMoles();
|
||||||
|
scalar molr2 = pf.nMoles()/this->nMoles();
|
||||||
|
|
||||||
|
rho0_ = molr1*rho0_ - molr2*pf.rho0_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline void Foam::perfectFluid<Specie>::operator*=(const scalar s)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Specie::operator*=(s);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * Friend Operators * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::perfectFluid<Specie> Foam::operator+
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf1,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf2
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
scalar nMoles = pf1.nMoles() + pf2.nMoles();
|
||||||
|
scalar molr1 = pf1.nMoles()/nMoles;
|
||||||
|
scalar molr2 = pf2.nMoles()/nMoles;
|
||||||
|
|
||||||
|
return rhoConst<Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
static_cast<const Specie&>(pf1)
|
||||||
|
+ static_cast<const Specie&>(pf2),
|
||||||
|
molr1*pf1.rho0_ + molr2*pf2.rho0_
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::perfectFluid<Specie> Foam::operator-
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf1,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf2
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
scalar nMoles = pf1.nMoles() + pf2.nMoles();
|
||||||
|
scalar molr1 = pf1.nMoles()/nMoles;
|
||||||
|
scalar molr2 = pf2.nMoles()/nMoles;
|
||||||
|
|
||||||
|
return rhoConst<Specie>
|
||||||
|
(
|
||||||
|
static_cast<const Specie&>(pf1)
|
||||||
|
- static_cast<const Specie&>(pf2),
|
||||||
|
molr1*pf1.rho0_ - molr2*pf2.rho0_
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::perfectFluid<Specie> Foam::operator*
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar s,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return perfectFluid<Specie>(s*static_cast<const Specie&>(pf), pf.rho0_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class Specie>
|
||||||
|
inline Foam::perfectFluid<Specie> Foam::operator==
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf1,
|
||||||
|
const perfectFluid<Specie>& pf2
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return pf2 - pf1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// ************************************************************************* //
|
||||||
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