mirror of
https://develop.openfoam.com/Development/openfoam.git
synced 2025-11-28 03:28:01 +00:00
ENH: Added new utility to create a box of isotropic turbulence
This commit is contained in:
@ -0,0 +1,3 @@
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createBoxTurb.C
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EXE = $(FOAM_APPBIN)/createBoxTurb
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@ -0,0 +1,12 @@
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EXE_INC = \
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-I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude \
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-I$(LIB_SRC)/meshTools/lnInclude \
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-I$(LIB_SRC)/mesh/blockMesh/lnInclude \
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-I$(LIB_SRC)/fileFormats/lnInclude
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EXE_LIBS = \
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-lfiniteVolume \
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-lmeshTools \
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-lblockMesh \
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-lfileFormats
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@ -0,0 +1,104 @@
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const cellModel& hex = cellModel::ref(cellModel::HEX);
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cellShapeList cellShapes;
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faceListList boundary;
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pointField points;
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{
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Info<< "Creating block" << endl;
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block b
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(
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cellShape(hex, identity(8), false),
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pointField
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(
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|
{
|
||||||
|
point(0, 0, 0),
|
||||||
|
point(L.x(), 0, 0),
|
||||||
|
point(L.x(), L.y(), 0),
|
||||||
|
point(0, L.y(), 0),
|
||||||
|
point(0, 0, L.z()),
|
||||||
|
point(L.x(), 0, L.z()),
|
||||||
|
point(L.x(), L.y(), L.z()),
|
||||||
|
point(0, L.y(), L.z())
|
||||||
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}
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),
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|
blockEdgeList(),
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||||||
|
blockFaceList(),
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N,
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List<gradingDescriptors>(12)
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);
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Info<< "Creating cells" << endl;
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List<FixedList<label, 8>> bCells(b.cells());
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cellShapes.setSize(bCells.size());
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forAll(cellShapes, celli)
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{
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cellShapes[celli] =
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cellShape(hex, labelList(bCells[celli]), false);
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}
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Info<< "Creating boundary faces" << endl;
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|
boundary.setSize(b.boundaryPatches().size());
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forAll(boundary, patchi)
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{
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|
faceList faces(b.boundaryPatches()[patchi].size());
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||||||
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forAll(faces, facei)
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|
{
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|
faces[facei] = face(b.boundaryPatches()[patchi][facei]);
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|
}
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|
boundary[patchi].transfer(faces);
|
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|
}
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|
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|
points.transfer(const_cast<pointField&>(b.points()));
|
||||||
|
}
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|
Info<< "Creating patch dictionaries" << endl;
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wordList patchNames(boundary.size());
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forAll(patchNames, patchi)
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{
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|
patchNames[patchi] = "patch" + Foam::name(patchi);
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|
}
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PtrList<dictionary> boundaryDicts(boundary.size());
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forAll(boundaryDicts, patchi)
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{
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boundaryDicts.set(patchi, new dictionary());
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dictionary& patchDict = boundaryDicts[patchi];
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word nbrPatchName;
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if (patchi % 2 == 0)
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{
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|
nbrPatchName = "patch" + Foam::name(patchi + 1);
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||||||
|
}
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|
else
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{
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|
nbrPatchName = "patch" + Foam::name(patchi - 1);
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|
}
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|
patchDict.add("type", cyclicPolyPatch::typeName);
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|
patchDict.add("neighbourPatch", nbrPatchName);
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|
}
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|
Info<< "Creating polyMesh" << endl;
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polyMesh mesh
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(
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IOobject
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|
(
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|
polyMesh::defaultRegion,
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|
runTime.constant(),
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|
runTime,
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|
IOobject::NO_READ
|
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|
),
|
||||||
|
std::move(points),
|
||||||
|
cellShapes,
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||||||
|
boundary,
|
||||||
|
patchNames,
|
||||||
|
boundaryDicts,
|
||||||
|
"defaultFaces",
|
||||||
|
cyclicPolyPatch::typeName,
|
||||||
|
false
|
||||||
|
);
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|
Info<< "Writing polyMesh" << endl;
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|
mesh.write();
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@ -0,0 +1,184 @@
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/*---------------------------------------------------------------------------*\
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========= |
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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) 2018 OpenCFD Ltd.
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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
|
||||||
|
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
|
||||||
|
(at your option) any later version.
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||||||
|
|
||||||
|
OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
|
||||||
|
ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
|
||||||
|
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License
|
||||||
|
for more details.
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||||||
|
|
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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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Application
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createBoxTurb
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Description
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Creates a box of isotropic turbulence based on a user-specified
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energy spectrum.
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Based on the reference
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\verbatim
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|
Saad, T., Cline, D., Stoll, R., Sutherland, J.C.
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|
"Scalable Tools for Generating Synthetic Isotropic Turbulence with
|
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|
Arbitrary Spectra"
|
||||||
|
AIAA Journal, Vol. 55, No. 1 (2017), pp. 327-331.
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|
\endverbatim
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|
The \c -createBlockMesh option creates a block mesh and exits, which
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can then be decomposed and the utility run in parallel.
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\*---------------------------------------------------------------------------*/
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#include "fvCFD.H"
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|
#include "block.H"
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|
#include "mathematicalConstants.H"
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using namespace Foam::constant;
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// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
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|
Foam::vector randomUnitVector(Random& rndGen)
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|
{
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// Sample point on a sphere
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scalar t = rndGen.globalPosition<scalar>(-1, 1);
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||||||
|
scalar phim = rndGen.globalSample01<scalar>()*mathematical::twoPi;
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|
scalar thetam = Foam::acos(t);
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|
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|
return vector
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|
(
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Foam::sin(thetam*Foam::cos(phim)),
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||||||
|
Foam::sin(thetam*Foam::sin(phim)),
|
||||||
|
Foam::cos(thetam)
|
||||||
|
);
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|
}
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|
|
||||||
|
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|
int main(int argc, char *argv[])
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|
{
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|
argList::addBoolOption
|
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|
(
|
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|
"createBlockMesh",
|
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|
"create the block mesh and exit"
|
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|
);
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|
|
||||||
|
#include "setRootCase.H"
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|
|
||||||
|
#include "createTime.H"
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||||||
|
#include "createFields.H"
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|
if (args.found("createBlockMesh"))
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|
{
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|
// Create a box block mesh with cyclic patches
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#include "createBlockMesh.H"
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|
return 0;
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|
}
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|
|
||||||
|
#include "createMesh.H"
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
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|
// Minimum wave number
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scalar kappa0 = mathematical::twoPi/cmptMin(L);
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|
// Maximum wave number
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|
scalar kappaMax = mathematical::pi/cmptMin(delta);
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|
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|
Info<< "Wave number min/max = " << kappa0 << ", " << kappaMax << endl;
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||||||
|
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|
Info<< "Generating velocity field" << endl;
|
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|
|
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|
volVectorField U
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|
(
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|
IOobject
|
||||||
|
(
|
||||||
|
"U",
|
||||||
|
runTime.timeName(),
|
||||||
|
mesh,
|
||||||
|
IOobject::NO_READ,
|
||||||
|
IOobject::NO_WRITE
|
||||||
|
),
|
||||||
|
mesh,
|
||||||
|
dimensionedVector(dimVelocity, Zero)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
vectorField& Uc = U.primitiveFieldRef();
|
||||||
|
const scalar deltaKappa = (kappaMax - kappa0)/scalar(nModes - 1);
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||||||
|
const vectorField& C(mesh.C());
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||||||
|
for (label modei = 1; modei <= nModes; ++modei)
|
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|
{
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||||||
|
// Equidistant wave mode
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|
scalar kappaM = kappa0 + deltaKappa*(modei-1);
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|
Info<< "Processing mode:" << modei << " kappaM:" << kappaM << endl;
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|
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|
// Energy
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scalar E = Ek->value(kappaM);
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|
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|
// Wave amplitude
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|
scalar qm = Foam::sqrt(E*deltaKappa);
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|
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|
// Wave number unit vector
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|
const vector kappaHatm(randomUnitVector(rndGen));
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||||||
|
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|
vector kappaTildem(0.5*kappaM*cmptMultiply(kappaHatm, delta));
|
||||||
|
for (direction i = 0; i < 3; ++i)
|
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|
{
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||||||
|
kappaTildem[i] = 2/delta[i]*Foam::sin(kappaTildem[i]);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
// Intermediate unit vector zeta
|
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|
const vector zetaHatm(randomUnitVector(rndGen));
|
||||||
|
|
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|
// Unit vector sigma
|
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|
vector sigmaHatm(zetaHatm^kappaTildem);
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||||||
|
sigmaHatm /= mag(kappaTildem);
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|
// Phase angle
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scalar psim = 0.5*rndGen.position(-mathematical::pi, mathematical::pi);
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|
// Add the velocity contribution per mode
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|
Uc += 2*qm*cos(kappaM*(kappaHatm & C) + psim)*sigmaHatm;
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|
}
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|
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|
U.write();
|
||||||
|
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|
{
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|
Info<< "Generating kinetic energy field" << endl;
|
||||||
|
volScalarField k("k", 0.5*magSqr(U));
|
||||||
|
k.write();
|
||||||
|
Info<< "min/max/average k = "
|
||||||
|
<< gMin(k) << ", " << gMax(k) << ", " << gAverage(k)
|
||||||
|
<< endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Info<< "Generating div(U) field" << endl;
|
||||||
|
volScalarField divU(fvc::div(U));
|
||||||
|
divU.write();
|
||||||
|
Info<< "min/max/average div(U) = "
|
||||||
|
<< gMin(divU) << ", " << gMax(divU) << ", " << gAverage(divU)
|
||||||
|
<< endl;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Info<< nl;
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|
runTime.printExecutionTime(Info);
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|
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||||||
|
Info<< "End\n" << endl;
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|
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return 0;
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|
}
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|
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// ************************************************************************* //
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@ -0,0 +1,33 @@
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IOdictionary dict
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(
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|
IOobject
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||||||
|
(
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||||||
|
"createBoxTurbDict",
|
||||||
|
runTime.constant(),
|
||||||
|
runTime,
|
||||||
|
IOobject::MUST_READ
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||||||
|
)
|
||||||
|
);
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||||||
|
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||||||
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// Extents in x, y, z directions
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||||||
|
const vector L(dict.get<vector>("L"));
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||||||
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|
||||||
|
// Number of cells in x, y, z directions
|
||||||
|
const Vector<label> N(dict.get<Vector<label>>("N"));
|
||||||
|
|
||||||
|
// Wave number vs energy profile
|
||||||
|
autoPtr<Function1<scalar>> Ek(Function1<scalar>::New("E", dict));
|
||||||
|
|
||||||
|
// Number of modes
|
||||||
|
const label nModes = dict.get<label>("nModes");
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||||||
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// Mesh spacing in x, y and z directions
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|
const vector delta
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||||||
|
(
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||||||
|
L.x()/scalar(N.x()),
|
||||||
|
L.y()/scalar(N.y()),
|
||||||
|
L.z()/scalar(N.z())
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
Random rndGen(1234);
|
||||||
|
|
||||||
Reference in New Issue
Block a user