VM2D::MeasureVP Class Reference

Класс, отвечающий за вычисление поля скорости и давления в заданых точках для вывода More...

#include <MeasureVP2D.h>

Collaboration diagram for VM2D::MeasureVP:

Public Member Functions
	MeasureVP (const World2D &W_)
	Конструктор More...
	~MeasureVP ()
	Деструктор More...
void	ReadPointsFromFile (const std::string &dir)
	Чтение точек, в которых нужно посчитать давление и скорость More...
void	Initialization ()
	Инициализация векторов для вычисления скоростей и давлений Вызывается только на тех шагах расчета, когда это необходимо More...
void	CalcPressure ()
	Расчет поля давления More...
void	SaveVP ()
	Сохранение в файл вычисленных скоростей и давлений More...
const WakeDataBase &	getWakeVP () const
	Возврат wakeVP. More...
const std::vector< Point2D > &	getVelocity () const
	Возврат velocity. More...
std::vector< Point2D > &	getNonConstVelocity ()
	Возврат velocity. More...
const std::vector< double > &	getDomainRadius () const
	Возврат domainRadius. More...
std::vector< double > &	getNonConstDomainRadius ()
	Возврат domainRadius. More...

Protected Attributes
const World2D &	W
	Константная ссылка на решаемую задачу More...

Private Attributes
std::vector< Point2D >	initialPoints
	Точки, которые считываются из файла (давление пишется в vtk-файлы) More...
std::vector< Point2D >	historyPoints
	Точки, которые считываются из файла (давление пишется в vtk и csv-файлы) More...
std::unique_ptr< WakeDataBase >	wakeVP
	Умный указатель на точки, в которых нужно вычислять в данный момент времени Хранятся в виде "мнимой" системы вихрей, чтобы воспользоваться методом CalcConvVeloToSetOfPoints(...) More...
std::vector< Point2D >	velocity
	Скорости в нужных точках More...
std::vector< double >	domainRadius
	Радиусы вихрей в нужных точках More...
std::vector< double >	pressure
	Давление в нужных точках More...

Detailed Description

Класс, отвечающий за вычисление поля скорости и давления в заданых точках для вывода

Author

Марчевский Илья Константинович

Сокол Ксения Сергеевна

Рятина Евгения Павловна

Колганова Александра Олеговна

\Version 1.12
\date 14 января 2024 г.

Definition at line 64 of file MeasureVP2D.h.

Constructor & Destructor Documentation

MeasureVP::MeasureVP

(

const World2D &

W_

)

Конструктор

Parameters

[in]

W_

константная ссылка на решаемую задачу

Definition at line 65 of file MeasureVP2D.cpp.

    : W(W_)
{
    wakeVP.reset(new WakeDataBase(W_));
};//MeasureVP(...)

VM2D::MeasureVP::~MeasureVP ( )

inline

Деструктор

Definition at line 100 of file MeasureVP2D.h.

{ };

Here is the call graph for this function:

Member Function Documentation

void MeasureVP::CalcPressure

(

)

Расчет поля давления

Todo:

Пока используем только средние значения свободного слоя на панелях

Definition at line 194 of file MeasureVP2D.cpp.

{
    int addWSize = (int)wakeVP->vtx.size(); 
    pressure.resize(addWSize);  

    Point2D dri;
    Point2D Vi;
    Point2D vi;

    const Point2D& V0 = W.getPassport().physicalProperties.V0();
    const double& eps2 = W.getPassport().wakeDiscretizationProperties.eps2;
    const double& dt = W.getPassport().timeDiscretizationProperties.dt;

    double P0 = /*1*/ 0.5 * V0.length2();

    Point2D cPan;

#pragma warning (push)
#pragma warning (disable: 4101)
    double alpha;
    double dst2eps;
#pragma warning (pop)

#pragma omp parallel for default(none) private(alpha, dri, Vi, vi, dst2eps, cPan) shared(P0, dt, eps2, V0, addWSize, std::cout, IDPI) 
    for (int i = 0; i < addWSize; ++i)
    {
        pressure[i] = P0;
        pressure[i] -= 0.5 * velocity[i].length2(); //2

        const Point2D& pt = wakeVP->vtx[i].r();

        for (size_t j = 0; j < W.getWake().vtx.size(); ++j)
        {
            dri = pt - W.getWake().vtx[j].r();
            Vi = W.getVelocity().wakeVortexesParams.convVelo[j] + V0;

            dst2eps = VMlib::boundDenom(dri.length2(), eps2);

            vi = IDPI * W.getWake().vtx[j].g() / dst2eps * dri.kcross();
            pressure[i] += vi & Vi; //3
        }

        for (size_t bou = 0; bou < W.getNumberOfBoundary(); ++bou)
            for (size_t j = 0; j < W.getBoundary(bou).virtualWake.vtx.size(); ++j)
            {
                dri = pt - W.getBoundary(bou).virtualWake.vtx[j].r();

                dst2eps = VMlib::boundDenom(dri.length2(), eps2);

                Vi = W.getBoundary(bou).virtualWake.vecHalfGamma[j];
                vi = IDPI * W.getBoundary(bou).virtualWake.vtx[j].g() / dst2eps * dri.kcross();

                pressure[i] += vi & Vi; //4
            }

        for (size_t bou = 0; bou < W.getNumberOfBoundary(); ++bou)
        {
            const Point2D& rcm = W.getAirfoil(bou).rcm;

            for (size_t j = 0; j < W.getAirfoil(bou).getNumberOfPanels(); ++j)
            {
                cPan = 0.5 * (W.getAirfoil(bou).getR(j) + W.getAirfoil(bou).getR(j + 1));
                alpha = atan2((cPan - pt) ^ (rcm - pt), (cPan - pt)&(rcm - pt));

                pressure[i] += IDPI * alpha *   W.getBoundary(bou).sheets.freeVortexSheet(j, 0) * W.getAirfoil(bou).len[j] / dt;

                pressure[i] -= IDPI * alpha * W.getAirfoil(bou).gammaThrough[j] / dt;
            }
        }//for bou
    }//for i
        
    for (size_t i = 0; i < pressure.size(); ++i)
        pressure[i] *= W.getPassport().physicalProperties.rho;

}//CalcPressure()

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

const std::vector<double>& VM2D::MeasureVP::getDomainRadius ( ) const

inline

Возврат domainRadius.

Returns

константную ссылку на начало domainRadius

Definition at line 135 of file MeasureVP2D.h.

{ return domainRadius; };

std::vector<double>& VM2D::MeasureVP::getNonConstDomainRadius ( )

inline

Возврат domainRadius.

Returns

неконстантную ссылку на начало domainRadius

Definition at line 140 of file MeasureVP2D.h.

{ return domainRadius; };

Here is the caller graph for this function:

std::vector<Point2D>& VM2D::MeasureVP::getNonConstVelocity ( )

inline

Возврат velocity.

Returns

неконстантную ссылку на velocity

Definition at line 130 of file MeasureVP2D.h.

{ return velocity; };

Here is the caller graph for this function:

const std::vector<Point2D>& VM2D::MeasureVP::getVelocity ( ) const

inline

Возврат velocity.

Returns

константную ссылку на velocity

Definition at line 125 of file MeasureVP2D.h.

{ return velocity; };

const WakeDataBase& VM2D::MeasureVP::getWakeVP ( ) const

inline

Возврат wakeVP.

Returns

константную ссылку на вихревой след

Definition at line 120 of file MeasureVP2D.h.

{ return *wakeVP; };

Here is the caller graph for this function:

void MeasureVP::Initialization

(

)

Инициализация векторов для вычисления скоростей и давлений Вызывается только на тех шагах расчета, когда это необходимо

Definition at line 128 of file MeasureVP2D.cpp.

{
    W.getTimestat().timeVP.first += omp_get_wtime();

    if ((W.getPassport().timeDiscretizationProperties.saveVPstep > 0) && (!(W.getCurrentStep() % W.getPassport().timeDiscretizationProperties.saveVPstep)))
    {
        W.getInfo('i') << "Preparing VP points" << std::endl;


        wakeVP->vtx.clear();
        wakeVP->vtx.resize(0);

        Vortex2D addvtx;

        velocity.clear();
        velocity.resize(0);

        pressure.clear();
        pressure.resize(0);

        domainRadius.clear();
        domainRadius.resize(0);


        //отключаем проверку того, что точки расположены вне профиля
        /*
        //определяем точки, которые не находятся внутри профилей
        bool inside;
        for (size_t i = 0; i < initialPoints.size(); ++i)
        {
            inside = false;
            for (size_t j = 0; j < W.getNumberOfAirfoil(); ++j)
            {
                if (W.getAirfoil(j).isInsideGabarits(initialPoints[i]) && W.getAirfoil(j).IsPointInAirfoil(initialPoints[i]))
                {
                    inside = true;
                    break;
                }
            }
            if (!inside)
            {
                addvtx.r() = initialPoints[i];
                wakeVP.vtx.push_back(addvtx);
            }
        }
        */

        //добавляем все точки, а не только те, которые вне профиля
        for (size_t i = 0; i < initialPoints.size(); ++i)
        {
            addvtx.r() = initialPoints[i];
            wakeVP->vtx.push_back(addvtx);
        }//for i

        for (size_t i = 0; i < historyPoints.size(); ++i)
        {
            addvtx.r() = historyPoints[i];
            wakeVP->vtx.push_back(addvtx);
        }//for i

    }
    W.getTimestat().timeVP.second += omp_get_wtime();

}//Initialization()

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

void MeasureVP::ReadPointsFromFile

(

const std::string &

dir

)

Чтение точек, в которых нужно посчитать давление и скорость

Parameters

[in]

dir

константная ссылка на строку — имя каталога, где лежит cчитываемый файл

Definition at line 72 of file MeasureVP2D.cpp.

{
    std::string filename = dir + "pointsVP";
    std::ifstream VPFile;

    if (fileExistTest(filename, W.getInfo(), { "txt", "TXT" }))
    {
        std::stringstream VPFile(VMlib::Preprocessor(filename).resultString);

        VMlib::StreamParser VPParser(W.getInfo(), "velocity & pressure parser", VPFile);
        
        VPParser.get("points", initialPoints);
        VPParser.get("history", historyPoints);

        for (auto& pt : initialPoints)
            pt = pt.rotated(-W.getPassport().rotateAngleVpPoints * PI / 180.0);
        
        for (auto& pt : historyPoints)
            pt = pt.rotated(-W.getPassport().rotateAngleVpPoints * PI / 180.0);


        if (historyPoints.size() > 0)
        {
            VMlib::CreateDirectory(dir, "velPres");
            std::string VPFileNameList = W.getPassport().dir + "velPres/listPoints";
            std::ofstream VPFileList(VPFileNameList.c_str());

            VMlib::PrintLogoToTextFile(VPFileList, VPFileNameList.c_str(), "List of points, where velocity and pressure are measured in csv-files");

            VMlib::PrintHeaderToTextFile(VPFileList, "No.     FileName      X     Y");

            for (size_t q = 0; q < historyPoints.size(); ++q)
            {
                VPFileList << '\n' << q << '\t' << VMlib::fileNameStep("VP-atPoint-", 2, q, "csv") << '\t' << historyPoints[q][0] << '\t' << historyPoints[q][1];

                std::string VPFileNameCsv;
                VPFileNameCsv = W.getPassport().dir + "velPres/" + VMlib::fileNameStep("VP-atPoint-", 2, q, "csv");

                std::ofstream VPFileCsv(VPFileNameCsv.c_str());

                if (!W.getPassport().calcCoefficients)
                    VPFileCsv << "t,Vx,Vy,p" << std::endl;
                else
                    VPFileCsv << "t,CVx,CVy,Cp" << std::endl;
                
                VPFileCsv.close();
                VPFileCsv.clear();
            }

            VPFileList.close();
            VPFileList.clear();
        }
    }
}//ReadPointsFromFile(...)

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

void MeasureVP::SaveVP

(

)

Сохранение в файл вычисленных скоростей и давлений

Definition at line 273 of file MeasureVP2D.cpp.

{
    W.getTimestat().timeSaveKadr.first += omp_get_wtime();

    double scaleV = 1.0, scaleP = 1.0;
    if (W.getPassport().calcCoefficients)
    {
        const double& vRef = W.getPassport().physicalProperties.vRef;
        scaleV = 1.0 / vRef;
        scaleP = 1.0 / (0.5 * W.getPassport().physicalProperties.rho * sqr(vRef));
    }


    std::ofstream outfile;

    VMlib::CreateDirectory(W.getPassport().dir, "velPres");

    if (W.getPassport().timeDiscretizationProperties.fileTypeVP.second == 0) //text format VTK
    {
        std::string fname = VMlib::fileNameStep("VelPres", W.getPassport().timeDiscretizationProperties.nameLength, W.getCurrentStep(), "vtk");
        outfile.open(W.getPassport().dir + "velPres/" + fname);

        outfile << "# vtk DataFile Version 2.0" << std::endl;
        outfile << "VM2D VTK result: " << (W.getPassport().dir + "velPres/" + fname).c_str() << " saved " << VMlib::CurrentDataTime() << std::endl;
        outfile << "ASCII" << std::endl;
        outfile << "DATASET UNSTRUCTURED_GRID" << std::endl;
        outfile << "POINTS " << wakeVP->vtx.size() << " float" << std::endl;

        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            double xi = (wakeVP->vtx[i].r())[0];
            double yi = (wakeVP->vtx[i].r())[1];
            outfile << xi << " " << yi << " " << "0.0" << std::endl;
        }//for i

        outfile << "CELLS " << wakeVP->vtx.size() << " " << 2 * wakeVP->vtx.size() << std::endl;
        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
            outfile << "1 " << i << std::endl;

        outfile << "CELL_TYPES " << wakeVP->vtx.size() << std::endl;
        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
            outfile << "1" << std::endl;

        outfile << std::endl;
        outfile << "POINT_DATA " << wakeVP->vtx.size() << std::endl;

        if (!W.getPassport().calcCoefficients)
            outfile << "VECTORS V float" << std::endl;
        else
            outfile << "VECTORS CV float" << std::endl;

        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            outfile << velocity[i][0] * scaleV << " " << velocity[i][1] * scaleV << " 0.0" << std::endl;
        }//for i

        outfile << std::endl;

        if (!W.getPassport().calcCoefficients)
            outfile << "SCALARS P float 1" << std::endl;
        else
            outfile << "SCALARS CP float 1" << std::endl;

        outfile << "LOOKUP_TABLE default" << std::endl;

        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            outfile << pressure[i] * scaleP << std::endl;
        }//for i

        outfile.close();
    }
    else if (W.getPassport().timeDiscretizationProperties.fileTypeVP.second == 1) //binary format VTK
    {
        //Тест способа хранения чисел
        uint16_t x = 0x0001;
        bool littleEndian = (*((uint8_t*)&x));
        const char eolnBIN[] = "\n";

        std::string fname = VMlib::fileNameStep("VelPres", W.getPassport().timeDiscretizationProperties.nameLength, W.getCurrentStep(), "vtk");
        outfile.open(W.getPassport().dir + "velPres/" + fname, std::ios::out | std::ios::binary);

        outfile << "# vtk DataFile Version 3.0" << "\r\n" << "VM2D VTK result: " << (W.getPassport().dir + "velPres/" + fname).c_str() << " saved " << VMlib::CurrentDataTime() << eolnBIN;
        outfile << "BINARY" << eolnBIN;
        outfile << "DATASET UNSTRUCTURED_GRID" << eolnBIN << "POINTS " << wakeVP->vtx.size() << " " << "float" << eolnBIN;


        Eigen::VectorXf pData = Eigen::VectorXf::Zero(wakeVP->vtx.size());
        Eigen::VectorXf vData = Eigen::VectorXf::Zero(wakeVP->vtx.size() * 3);
        Eigen::VectorXf rData = Eigen::VectorXf::Zero(wakeVP->vtx.size() * 3);


        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            rData(3 * i + 0) = (float)(wakeVP->vtx[i].r())[0];
            rData(3 * i + 1) = (float)(wakeVP->vtx[i].r())[1];
        }//for i

        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            vData(3 * i + 0) = (float)(velocity[i][0] * scaleV);
            vData(3 * i + 1) = (float)(velocity[i][1] * scaleV);
        }//for i

        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            pData(i) = (float)(pressure[i] * scaleP);
        }//for i

        //POINTS
        if (littleEndian)
            for (int i = 0; i < wakeVP->vtx.size() * 3; ++i)
                VMlib::SwapEnd(rData(i));
        outfile.write(reinterpret_cast<char*>(rData.data()), wakeVP->vtx.size() * 3 * sizeof(float));

        // CELLS
        std::vector<int> cells(2 * wakeVP->vtx.size());
        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            cells[2 * i + 0] = 1;
            cells[2 * i + 1] = (int)i;
        }

        std::vector<int> cellsTypes;
        cellsTypes.resize(wakeVP->vtx.size(), 1);

        if (littleEndian)
        {
            for (int i = 0; i < wakeVP->vtx.size() * 2; ++i)
                VMlib::SwapEnd(cells[i]);

            for (int i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
                VMlib::SwapEnd(cellsTypes[i]);
        }

        outfile << eolnBIN << "CELLS " << wakeVP->vtx.size() << " " << wakeVP->vtx.size() * 2 << eolnBIN;
        outfile.write(reinterpret_cast<char*>(cells.data()), wakeVP->vtx.size() * 2 * sizeof(int));
        outfile << eolnBIN << "CELL_TYPES " << wakeVP->vtx.size() << eolnBIN;
        outfile.write(reinterpret_cast<char*>(cellsTypes.data()), wakeVP->vtx.size() * sizeof(int));

        //VECTORS V
        if (littleEndian)
            for (int i = 0; i < wakeVP->vtx.size() * 3; ++i)
                VMlib::SwapEnd(vData(i));

        outfile << eolnBIN << "POINT_DATA " << wakeVP->vtx.size() << eolnBIN;

        if (!W.getPassport().calcCoefficients)
            outfile << "VECTORS V " << "float" << eolnBIN;
        else
            outfile << "VECTORS CV " << "float" << eolnBIN;

        outfile.write(reinterpret_cast<char*>(vData.data()), wakeVP->vtx.size() * 3 * sizeof(float));

        //SCALARS P 
        if (littleEndian)
            for (int i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
                VMlib::SwapEnd(pData(i));

        if (!W.getPassport().calcCoefficients)
            outfile << eolnBIN << "SCALARS P " << "float" << " 1" << eolnBIN;
        else
            outfile << eolnBIN << "SCALARS CP " << "float" << " 1" << eolnBIN;

        outfile << "LOOKUP_TABLE default" << eolnBIN;
        outfile.write(reinterpret_cast<char*>(pData.data()), wakeVP->vtx.size() * sizeof(float));

        outfile << eolnBIN;

        outfile.close();
    }
    else if (W.getPassport().timeDiscretizationProperties.fileTypeVP.second == 2) //csv
    {
        std::string fname = VMlib::fileNameStep("VelPres", W.getPassport().timeDiscretizationProperties.nameLength, W.getCurrentStep(), "csv");
        outfile.open(W.getPassport().dir + "velPres/" + fname);

        if (!W.getPassport().calcCoefficients)
            outfile << "point,x,y,Vx,Vy,P" << std::endl;
        else
            outfile << "point,x,y,CVx,CVy,CP" << std::endl;

        for (size_t i = 0; i < wakeVP->vtx.size(); ++i)
        {
            double xi = (wakeVP->vtx[i].r())[0];
            double yi = (wakeVP->vtx[i].r())[1];
            outfile << i << "," << xi << "," << yi \
                << "," << velocity[i][0] * scaleV << "," << velocity[i][1] * scaleV \
                << "," << pressure[i] * scaleP << std::endl;
        }//for i
        outfile.close();
    }
    else if (W.getPassport().timeDiscretizationProperties.fileTypeVP.second == 3) //csvBundle
    {
        std::string fnameBunCsv = W.getPassport().dir + "velPres/" + "velPresBundle.csv";
        std::ofstream VPFileBunCsv(fnameBunCsv.c_str(), W.getCurrentStep() ? std::ios::app : std::ios::out);
        {
            if (W.getCurrentStep() == 0)
                VPFileBunCsv << wakeVP->vtx.size() << std::endl;


            for (size_t q = 0; q < wakeVP->vtx.size(); ++q)
            {
                VPFileBunCsv << W.getCurrentStep() << "," \
                    << W.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() << "," \
                    << q << "," \
                    << wakeVP->vtx[q].r()[0] << "," << wakeVP->vtx[q].r()[1] << "," \
                    << velocity[q][0] * scaleV << "," << velocity[q][1] * scaleV << "," \
                    << pressure[q] * scaleP << std::endl;
            }
        }

    }


    //Вывод в csv-файлы точек "historyPoints"
    for (size_t q = 0; q < historyPoints.size(); ++q)
    {
        std::string VPFileNameCsv;
        VPFileNameCsv = W.getPassport().dir + "velPres/" + VMlib::fileNameStep("VP-atPoint-", 2, q, "csv");

        std::ofstream VPFileCsv(VPFileNameCsv.c_str(), W.getCurrentStep() ? std::ios::app : std::ios::out);

        if (W.getCurrentStep() == 0)
        {
            if (!W.getPassport().calcCoefficients)
                VPFileCsv << "point,time,Vx,Vy,P" << std::endl;
            else
                VPFileCsv << "point,time,CVx,CVy,CP" << std::endl;
        }

        VPFileCsv << q << "," << W.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() << ","
            << velocity[initialPoints.size() + q][0] * scaleV << ","
            << velocity[initialPoints.size() + q][1] * scaleV << ","
            << pressure[initialPoints.size() + q] * scaleP << std::endl;
        VPFileCsv.close();
    }

    W.getTimestat().timeSaveKadr.second += omp_get_wtime();
}

Member Data Documentation

std::vector<double> VM2D::MeasureVP::domainRadius

private

Радиусы вихрей в нужных точках

Definition at line 81 of file MeasureVP2D.h.

std::vector<Point2D> VM2D::MeasureVP::historyPoints

private

Точки, которые считываются из файла (давление пишется в vtk и csv-файлы)

Definition at line 71 of file MeasureVP2D.h.

std::vector<Point2D> VM2D::MeasureVP::initialPoints

private

Точки, которые считываются из файла (давление пишется в vtk-файлы)

Definition at line 68 of file MeasureVP2D.h.

std::vector<double> VM2D::MeasureVP::pressure

private

Давление в нужных точках

Definition at line 84 of file MeasureVP2D.h.

std::vector<Point2D> VM2D::MeasureVP::velocity

private

Скорости в нужных точках

Definition at line 78 of file MeasureVP2D.h.

const World2D& VM2D::MeasureVP::W

protected

Константная ссылка на решаемую задачу

Todo:

Сделать учет давления на бесконечности

Definition at line 91 of file MeasureVP2D.h.

std::unique_ptr<WakeDataBase> VM2D::MeasureVP::wakeVP

private

Умный указатель на точки, в которых нужно вычислять в данный момент времени Хранятся в виде "мнимой" системы вихрей, чтобы воспользоваться методом CalcConvVeloToSetOfPoints(...)

Definition at line 75 of file MeasureVP2D.h.

---

The documentation for this class was generated from the following files:

• VM2D/MeasureVP2D/MeasureVP2D.h
• VM2D/MeasureVP2D/MeasureVP2D.cpp