adding grey analysis tools
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James McClure
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b64431f335
commit
fd3663628d
275
analysis/GreyPhase.cpp
Normal file
275
analysis/GreyPhase.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,275 @@
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#include "analysis/SubPhase.h"
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// Constructor
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GreyPhase::GreyPhase(std::shared_ptr <Domain> dm):
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Dm(dm)
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{
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Nx=dm->Nx; Ny=dm->Ny; Nz=dm->Nz;
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Volume=(Nx-2)*(Ny-2)*(Nz-2)*Dm->nprocx()*Dm->nprocy()*Dm->nprocz()*1.0;
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// Global arrays
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PhaseID.resize(Nx,Ny,Nz); PhaseID.fill(0);
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Rho_n.resize(Nx,Ny,Nz); Rho_n.fill(0);
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Rho_w.resize(Nx,Ny,Nz); Rho_w.fill(0);
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Pressure.resize(Nx,Ny,Nz); Pressure.fill(0);
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Phi.resize(Nx,Ny,Nz); Phi.fill(0);
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DelPhi.resize(Nx,Ny,Nz); DelPhi.fill(0);
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Vel_x.resize(Nx,Ny,Nz); Vel_x.fill(0); // Gradient of the phase indicator field
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Vel_y.resize(Nx,Ny,Nz); Vel_y.fill(0);
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|
Vel_z.resize(Nx,Ny,Nz); Vel_z.fill(0);
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//.........................................
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if (Dm->rank()==0){
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bool WriteHeader=false;
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TIMELOG = fopen("timelog.csv","r");
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if (TIMELOG != NULL)
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fclose(TIMELOG);
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else
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WriteHeader=true;
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TIMELOG = fopen("timelog.csv","a+");
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if (WriteHeader)
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{
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// If timelog is empty, write a short header to list the averages
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//fprintf(TIMELOG,"--------------------------------------------------------------------------------------\n");
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fprintf(TIMELOG,"sw krw krn vw vn pw pn\n");
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}
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}
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}
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// Destructor
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GreyPhase::~GreyPhase()
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{
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}
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void GreyPhase::Write(int timestep)
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{
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}
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void GreyPhase::SetParams(double rhoA, double rhoB, double tauA, double tauB, double force_x, double force_y, double force_z, double alpha, double B)
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{
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Fx = force_x;
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Fy = force_y;
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Fz = force_z;
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rho_n = rhoA;
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rho_w = rhoB;
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nu_n = (tauA-0.5)/3.f;
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nu_w = (tauB-0.5)/3.f;
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gamma_wn = 5.796*alpha;
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beta = B;
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}
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void GreyPhase::Basic(){
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int i,j,k,n,imin,jmin,kmin,kmax;
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// If external boundary conditions are set, do not average over the inlet
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kmin=1; kmax=Nz-1;
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imin=jmin=1;
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double count_w = 0.0;
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double count_n = 0.0;
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||||||
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for (k=0; k<Nz; k++){
|
||||||
|
for (j=0; j<Ny; j++){
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||||||
|
for (i=0; i<Nx; i++){
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||||||
|
n = k*Nx*Ny + j*Nx + i;
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||||||
|
// Compute volume averages
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if ( Dm->id[n] > 0 ){
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// compute density
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double nA = Rho_n(n);
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||||||
|
double nB = Rho_w(n);
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double phi = (nA-nB)/(nA+nB);
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|
Phi(n) = phi;
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}
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}
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|
}
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|
}
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|
for (k=kmin; k<kmax; k++){
|
||||||
|
for (j=jmin; j<Ny-1; j++){
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||||||
|
for (i=imin; i<Nx-1; i++){
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||||||
|
n = k*Nx*Ny + j*Nx + i;
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||||||
|
// Compute volume averages
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if ( Dm->id[n] > 0 ){
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// compute density
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double nA = Rho_n(n);
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||||||
|
double nB = Rho_w(n);
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|
double phi = (nA-nB)/(nA+nB);
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||||||
|
/* if ( phi > 0.0 ){
|
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|
nA = 1.0;
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|
nb.V += 1.0;
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||||||
|
nb.M += nA*rho_n;
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||||||
|
// velocity
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nb.Px += rho_n*nA*Vel_x(n);
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||||||
|
nb.Py += rho_n*nA*Vel_y(n);
|
||||||
|
nb.Pz += rho_n*nA*Vel_z(n);
|
||||||
|
}
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||||||
|
else{
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|
nB = 1.0;
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|
wb.M += nB*rho_w;
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||||||
|
wb.V += 1.0;
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|
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|
// velocity
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|
wb.Px += rho_w*nB*Vel_x(n);
|
||||||
|
wb.Py += rho_w*nB*Vel_y(n);
|
||||||
|
wb.Pz += rho_w*nB*Vel_z(n);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if ( phi > 0.99 ){
|
||||||
|
nb.p += Pressure(n);
|
||||||
|
count_n += 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if ( phi < -0.99 ){
|
||||||
|
wb.p += Pressure(n);
|
||||||
|
count_w += 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
/* gwb.V=sumReduce( Dm->Comm, wb.V);
|
||||||
|
gnb.V=sumReduce( Dm->Comm, nb.V);
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||||||
|
gwb.M=sumReduce( Dm->Comm, wb.M);
|
||||||
|
gnb.M=sumReduce( Dm->Comm, nb.M);
|
||||||
|
gwb.Px=sumReduce( Dm->Comm, wb.Px);
|
||||||
|
gwb.Py=sumReduce( Dm->Comm, wb.Py);
|
||||||
|
gwb.Pz=sumReduce( Dm->Comm, wb.Pz);
|
||||||
|
gnb.Px=sumReduce( Dm->Comm, nb.Px);
|
||||||
|
gnb.Py=sumReduce( Dm->Comm, nb.Py);
|
||||||
|
gnb.Pz=sumReduce( Dm->Comm, nb.Pz);
|
||||||
|
|
||||||
|
count_w=sumReduce( Dm->Comm, count_w);
|
||||||
|
count_n=sumReduce( Dm->Comm, count_n);
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||||||
|
if (count_w > 0.0)
|
||||||
|
gwb.p=sumReduce( Dm->Comm, wb.p) / count_w;
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||||||
|
else
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||||||
|
gwb.p = 0.0;
|
||||||
|
if (count_n > 0.0)
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||||||
|
gnb.p=sumReduce( Dm->Comm, nb.p) / count_n;
|
||||||
|
else
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||||||
|
gnb.p = 0.0;
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||||||
|
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||||||
|
// check for NaN
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|
bool err=false;
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||||||
|
if (gwb.V != gwb.V) err=true;
|
||||||
|
if (gnb.V != gnb.V) err=true;
|
||||||
|
if (gwb.p != gwb.p) err=true;
|
||||||
|
if (gnb.p != gnb.p) err=true;
|
||||||
|
if (gwb.Px != gwb.Px) err=true;
|
||||||
|
if (gwb.Py != gwb.Py) err=true;
|
||||||
|
if (gwb.Pz != gwb.Pz) err=true;
|
||||||
|
if (gnb.Px != gnb.Px) err=true;
|
||||||
|
if (gnb.Py != gnb.Py) err=true;
|
||||||
|
if (gnb.Pz != gnb.Pz) err=true;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (Dm->rank() == 0){
|
||||||
|
double force_mag = sqrt(Fx*Fx+Fy*Fy+Fz*Fz);
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||||||
|
double dir_x = 0.0;
|
||||||
|
double dir_y = 0.0;
|
||||||
|
double dir_z = 0.0;
|
||||||
|
if (force_mag > 0.0){
|
||||||
|
dir_x = Fx/force_mag;
|
||||||
|
dir_y = Fy/force_mag;
|
||||||
|
dir_z = Fz/force_mag;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else {
|
||||||
|
// default to z direction
|
||||||
|
dir_x = 0.0;
|
||||||
|
dir_y = 0.0;
|
||||||
|
dir_z = 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (Dm->BoundaryCondition == 1 || Dm->BoundaryCondition == 2 || Dm->BoundaryCondition == 3 || Dm->BoundaryCondition == 4 ){
|
||||||
|
// compute the pressure drop
|
||||||
|
double pressure_drop = (Pressure(Nx*Ny + Nx + 1) - 1.0) / 3.0;
|
||||||
|
double length = ((Nz-2)*Dm->nprocz());
|
||||||
|
force_mag -= pressure_drop/length;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (force_mag == 0.0){
|
||||||
|
// default to z direction
|
||||||
|
dir_x = 0.0;
|
||||||
|
dir_y = 0.0;
|
||||||
|
dir_z = 1.0;
|
||||||
|
force_mag = 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
double saturation=gwb.V/(gwb.V + gnb.V);
|
||||||
|
double water_flow_rate=gwb.V*(gwb.Px*dir_x + gwb.Py*dir_y + gwb.Pz*dir_z)/gwb.M / Dm->Volume;
|
||||||
|
double not_water_flow_rate=gnb.V*(gnb.Px*dir_x + gnb.Py*dir_y + gnb.Pz*dir_z)/gnb.M/ Dm->Volume;
|
||||||
|
//double total_flow_rate = water_flow_rate + not_water_flow_rate;
|
||||||
|
//double fractional_flow = water_flow_rate / total_flow_rate;
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||||||
|
|
||||||
|
double h = Dm->voxel_length;
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||||||
|
double krn = h*h*nu_n*not_water_flow_rate / force_mag ;
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||||||
|
double krw = h*h*nu_w*water_flow_rate / force_mag;
|
||||||
|
//printf(" water saturation = %f, fractional flow =%f \n",saturation,fractional_flow);
|
||||||
|
fprintf(TIMELOG,"%.5g %.5g %.5g %.5g %.5g %.5g %.5g\n",saturation,krw,krn,h*water_flow_rate,h*not_water_flow_rate, gwb.p, gnb.p);
|
||||||
|
fflush(TIMELOG);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
if (err==true){
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||||||
|
// exception if simulation produceds NaN
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|
printf("GreyPhase.cpp: NaN encountered, may need to check simulation parameters \n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
ASSERT(err==false);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
inline void InterfaceTransportMeasures( double beta, double rA, double rB, double nA, double nB,
|
||||||
|
double nx, double ny, double nz, double ux, double uy, double uz, interface &I){
|
||||||
|
|
||||||
|
double A1,A2,A3,A4,A5,A6;
|
||||||
|
double B1,B2,B3,B4,B5,B6;
|
||||||
|
double nAB,delta;
|
||||||
|
// Instantiate mass transport distributions
|
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|
// Stationary value - distribution 0
|
||||||
|
nAB = 1.0/(nA+nB);
|
||||||
|
//...............................................
|
||||||
|
// q = 0,2,4
|
||||||
|
// Cq = {1,0,0}, {0,1,0}, {0,0,1}
|
||||||
|
delta = beta*nA*nB*nAB*0.1111111111111111*nx;
|
||||||
|
if (!(nA*nB*nAB>0)) delta=0;
|
||||||
|
A1 = nA*(0.1111111111111111*(1+4.5*ux))+delta;
|
||||||
|
B1 = nB*(0.1111111111111111*(1+4.5*ux))-delta;
|
||||||
|
A2 = nA*(0.1111111111111111*(1-4.5*ux))-delta;
|
||||||
|
B2 = nB*(0.1111111111111111*(1-4.5*ux))+delta;
|
||||||
|
|
||||||
|
//...............................................
|
||||||
|
// Cq = {0,1,0}
|
||||||
|
delta = beta*nA*nB*nAB*0.1111111111111111*ny;
|
||||||
|
if (!(nA*nB*nAB>0)) delta=0;
|
||||||
|
A3 = nA*(0.1111111111111111*(1+4.5*uy))+delta;
|
||||||
|
B3 = nB*(0.1111111111111111*(1+4.5*uy))-delta;
|
||||||
|
A4 = nA*(0.1111111111111111*(1-4.5*uy))-delta;
|
||||||
|
B4 = nB*(0.1111111111111111*(1-4.5*uy))+delta;
|
||||||
|
|
||||||
|
//...............................................
|
||||||
|
// q = 4
|
||||||
|
// Cq = {0,0,1}
|
||||||
|
delta = beta*nA*nB*nAB*0.1111111111111111*nz;
|
||||||
|
if (!(nA*nB*nAB>0)) delta=0;
|
||||||
|
A5 = nA*(0.1111111111111111*(1+4.5*uz))+delta;
|
||||||
|
B5 = nB*(0.1111111111111111*(1+4.5*uz))-delta;
|
||||||
|
A6 = nA*(0.1111111111111111*(1-4.5*uz))-delta;
|
||||||
|
B6 = nB*(0.1111111111111111*(1-4.5*uz))+delta;
|
||||||
|
|
||||||
|
double unx = (A1-A2);
|
||||||
|
double uny = (A3-A4);
|
||||||
|
double unz = (A5-A6);
|
||||||
|
double uwx = (B1-B2);
|
||||||
|
double uwy = (B3-B4);
|
||||||
|
double uwz = (B5-B6);
|
||||||
|
|
||||||
|
I.Mn += rA*nA;
|
||||||
|
I.Mw += rB*nB;
|
||||||
|
I.Pnx += rA*nA*unx;
|
||||||
|
I.Pny += rA*nA*uny;
|
||||||
|
I.Pnz += rA*nA*unz;
|
||||||
|
I.Pwx += rB*nB*uwx;
|
||||||
|
I.Pwy += rB*nB*uwy;
|
||||||
|
I.Pwz += rB*nB*uwz;
|
||||||
|
I.Kn += rA*nA*(unx*unx + uny*uny + unz*unz);
|
||||||
|
I.Kw += rB*nB*(uwx*uwx + uwy*uwy + uwz*uwz);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
*/
|
||||||
52
analysis/GreyPhase.h
Normal file
52
analysis/GreyPhase.h
Normal file
@ -0,0 +1,52 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Sub-phase averaging tools
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifndef GreyPhase_INC
|
||||||
|
#define GreyPhase_INC
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <vector>
|
||||||
|
#include "common/Domain.h"
|
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|
#include "common/Communication.h"
|
||||||
|
#include "analysis/analysis.h"
|
||||||
|
#include "common/Utilities.h"
|
||||||
|
#include "common/MPI_Helpers.h"
|
||||||
|
#include "IO/MeshDatabase.h"
|
||||||
|
#include "IO/Reader.h"
|
||||||
|
#include "IO/Writer.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class GreyPhase{
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
std::shared_ptr <Domain> Dm;
|
||||||
|
double Volume;
|
||||||
|
// input variables
|
||||||
|
double rho_n, rho_w;
|
||||||
|
double nu_n, nu_w;
|
||||||
|
double gamma_wn, beta;
|
||||||
|
double Fx, Fy, Fz;
|
||||||
|
|
||||||
|
//...........................................................................
|
||||||
|
int Nx,Ny,Nz;
|
||||||
|
IntArray PhaseID; // Phase ID array
|
||||||
|
DoubleArray Rho_n; // density field
|
||||||
|
DoubleArray Rho_w; // density field
|
||||||
|
DoubleArray Phi; // phase indicator field
|
||||||
|
DoubleArray DelPhi; // Magnitude of Gradient of the phase indicator field
|
||||||
|
DoubleArray Pressure; // pressure field
|
||||||
|
DoubleArray Vel_x; // velocity field
|
||||||
|
DoubleArray Vel_y;
|
||||||
|
DoubleArray Vel_z;
|
||||||
|
|
||||||
|
GreyPhase(std::shared_ptr <Domain> Dm);
|
||||||
|
~GreyPhase();
|
||||||
|
|
||||||
|
void SetParams(double rhoA, double rhoB, double tauA, double tauB, double force_x, double force_y, double force_z, double alpha, double beta);
|
||||||
|
void Basic();
|
||||||
|
void Write(int time);
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
FILE *TIMELOG;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
Loading…
Reference in New Issue
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