Абстрактный класс, определяющий вид механической системы More...

#include <Mechanics2D.h>

Inheritance diagram for VM2D::Mechanics:

[legend]

Collaboration diagram for VM2D::Mechanics:

[legend]

Public Member Functions
virtual void	ReadSpecificParametersFromDictionary ()=0
	Чтение параметров конкретной механической системы

	Mechanics (const World2D &W_, size_t numberInPassport_, bool isMoves_, bool isDeform_)
	Конструктор

virtual	~Mechanics ()
	Деструктор

void	Initialize (Point2D Vcm0_, Point2D Rcm0_, double Wcm0_, double Phi0_)
	Задание начального положения и начальной скорости

virtual void	GetHydroDynamForce ()=0
	Вычисление гидродинамической силы, действующей на профиль

void	GenerateForcesHeader ()
	Генерация заголовка файла нагрузок

void	GeneratePositionHeader ()
	Генерация заголовка файла положения профиля

void	GenerateForcesString ()
	Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок

void	GeneratePositionString ()
	Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок

virtual Point2D	VeloOfAirfoilRcm (double currTime)=0
	Вычисление скорости центра масс профиля

virtual Point2D	PositionOfAirfoilRcm (double currTime)=0
	Вычисление положения центра масс профиля

virtual double	AngularVelocityOfAirfoil (double currTime)=0
	Вычисление угловой скорости профиля

virtual double	AngleOfAirfoil (double currTime)=0
	Вычисление угла поворота профиля

virtual void	VeloOfAirfoilPanels (double currTime)=0
	Вычисление скоростей начал панелей

virtual void	Move ()=0
	Перемещение профиля в соответствии с законом

Public Attributes
Point2D	Vcm0
	Начальная скорость центра и угловая скорость

double	Wcm0

Point2D	Rcm0
	Начальное положение профиля

double	Phi0

Point2D	Vcm
	Текущие скорость центра и угловая скорость

double	Wcm

Point2D	Rcm
	Текущие положение профиля

double	Phi

Point2D	VcmOld
	Скорость и отклонение с предыдущего шага

double	WcmOld

Point2D	RcmOld
	Текущие положение профиля

double	PhiOld

double	circulation
	Текущая циркуляция скорости по границе профиля

double	circulationOld
	Циркуляция скорости по границе профиля с предыдущего шага

const bool	isMoves
	Переменная, отвечающая за то, двигается профиль или нет

const bool	isDeform
	Переменная, отвечающая за то, деформируется профиль или нет

Point2D	hydroDynamForce
	Вектор гидродинамической силы и момент, действующие на профиль

double	hydroDynamMoment

Point2D	viscousForce
	Вектор силы и момент вязкого трения, действующие на профиль

double	viscousMoment

Protected Attributes
const World2D &	W
	Константная ссылка на решаемую задачу

const size_t	numberInPassport
	Номер профиля в паспорте

Airfoil &	afl

const Boundary &	boundary

const VortexesParams &	virtVortParams

std::unique_ptr< VMlib::StreamParser >	mechParamsParser
	Умный указатель на парсер параметров механической системы

Private Member Functions
void	ReadParametersFromDictionary ()
	Парсинг списка параметров механической системы

Detailed Description

Абстрактный класс, определяющий вид механической системы

Author: Марчевский Илья Константинович; Сокол Ксения Сергеевна; Рятина Евгения Павловна; Колганова Александра Олеговна

Version: 1.14

Date: 6 марта 2026 г.

Definition at line 71 of file Mechanics2D.h.

Constructor & Destructor Documentation

◆ Mechanics()

Mechanics::Mechanics	(	const World2D &	W_,
		size_t	numberInPassport_,
		bool	isMoves_,
		bool	isDeform_
	)

Конструктор

Parameters

[in]	W_	константная ссылка на решаемую задачу
[in]	numberInPassport_	номер профиля в паспорте задачи
[in]	isMoves_	является ли профиль подвижным
[in]	isDeform_	является ли профиль деформируемым

Definition at line 56 of file Mechanics2D.cpp.

    :
    W(W_),
    numberInPassport(numberInPassport_),
    afl(W_.getNonConstAirfoil(numberInPassport_)),
    boundary(W_.getBoundary(numberInPassport_)),
    virtVortParams(W_.getVelocity().virtualVortexesParams[numberInPassport_]),
 
    Vcm0({ 0.0, 0.0 }),
    Wcm0(0.0),
    Rcm0({ 0.0, 0.0 }),
    Phi0(0.0),
 
    Wcm(0.0),
    Phi(0.0),
 
    WcmOld(0.0),
    PhiOld(0.0),
 
    /*Vcm0(Vcm0_),
    Wcm0(Wcm0_),
    Rcm0(Rcm0_),
    Phi0(Phi0_),*/
 
    isMoves(isMoves_), 
    isDeform(isDeform_), 
 
    hydroDynamForce({0.0, 0.0}),
    hydroDynamMoment(0.0),
    viscousForce({ 0.0, 0.0 }),
    viscousMoment(0.0)
 
{
    ReadParametersFromDictionary();
}; 

◆ ~Mechanics()

virtual VM2D::Mechanics::~Mechanics ( )

inlinevirtual

Деструктор

Definition at line 155 of file Mechanics2D.h.

155{ };

Member Function Documentation

◆ AngleOfAirfoil()

virtual double VM2D::Mechanics::AngleOfAirfoil ( double currTime )

pure virtual

Вычисление угла поворота профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ AngularVelocityOfAirfoil()

virtual double VM2D::Mechanics::AngularVelocityOfAirfoil ( double currTime )

pure virtual

Вычисление угловой скорости профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ GenerateForcesHeader()

void Mechanics::GenerateForcesHeader ( )

Генерация заголовка файла нагрузок

Definition at line 126 of file Mechanics2D.cpp.

{
    std::stringstream forceFileName, forceFileNameCsv;
    forceFileName << W.getPassport().dir << "forces-airfoil-" << numberInPassport;
    forceFileNameCsv << W.getPassport().dir << "forces-airfoil-" << numberInPassport << ".csv";
 
    std::ofstream newForcesFile(forceFileName.str());
    std::ofstream newForcesFileCsv(forceFileNameCsv.str());
 
    VMlib::PrintLogoToTextFile(newForcesFile, forceFileName.str(), "Hydrodynamic loads for the airfoil " + W.getPassport().airfoilParams[numberInPassport].fileAirfoil);
 
    if (!W.getPassport().calcCoefficients)
        VMlib::PrintHeaderToTextFile(newForcesFile, "currentStep     currentTime     Fx     Fy     Mz     Ftaux     Ftauy     Mtau");
    else
        VMlib::PrintHeaderToTextFile(newForcesFile, "currentStep     currentTime     CFx    CFy    CMz    CFtaux    CFtauy    CMtau");
 
    if (!W.getPassport().calcCoefficients)
        newForcesFileCsv << "step,time,Fx,Fy,Mz,Ftaux,Ftauy,Mtau";
    else
        newForcesFileCsv << "step,time,CFx,CFy,CMz,CFtaux,CFtauy,CMtau";
 
    newForcesFile.close();
    newForcesFile.clear();
 
    newForcesFileCsv.close();
    newForcesFileCsv.clear();
 
}//GenerateForcesHeader()

Here is the call graph for this function:

◆ GenerateForcesString()

void Mechanics::GenerateForcesString ( )

Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок

Definition at line 184 of file Mechanics2D.cpp.

{
    std::stringstream forceFileName, forceFileNameCsv;
    forceFileName << W.getPassport().dir << "forces-airfoil-" << numberInPassport;
    forceFileNameCsv << W.getPassport().dir << "forces-airfoil-" << numberInPassport << ".csv";
 
    //double cShock = (W.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() > W.getPassport().physicalProperties.timeAccel + 2.0 * W.getPassport().timeDiscretizationProperties.dt) ? 1.0 : 0.0;
    double cShock = 1.0;
 
    Point2D cartesianHydroForce = cShock * hydroDynamForce;
    Point2D cartesianViscoForce = cShock * viscousForce;
 
    double cartesianHydroMoment = cShock * hydroDynamMoment;
    double cartesianViscoMoment = cShock * viscousMoment;
 
    double rotationAngle = W.getPassport().airfoilParams[numberInPassport].angle;
    
    //Для обдува ветром, когда углы считаются по компасу
    //if (W.getPassport().geographicalAngles)
    //{
    //  cartesianHydroForce = cartesianHydroForce.rotated(-0.5 * PI - W.getPassport().airfoilParams[numberInPassport].angle);
    //  cartesianViscoForce = cartesianViscoForce.rotated(-0.5 * PI - W.getPassport().airfoilParams[numberInPassport].angle);
    //  //rotationAngle += 0.5 * PI;
    //}
 
    //if (W.getPassport().rotateForces)
    //{
    //  cartesianHydroForce = cartesianHydroForce.rotated(rotationAngle);
    //  cartesianViscoForce = cartesianViscoForce.rotated(rotationAngle);
    //}
 
    double flowPress = 0.5 * W.getPassport().physicalProperties.rho * sqr(W.getPassport().physicalProperties.vRef);
    if (W.getPassport().calcCoefficients)
    {
        const double& chord = W.getPassport().airfoilParams[numberInPassport].chord;
        cartesianHydroForce /= (flowPress * chord);
        cartesianViscoForce /= (flowPress * chord);
 
        cartesianHydroMoment /= (flowPress * sqr(chord));
        cartesianViscoMoment /= (flowPress * sqr(chord));
    }
 
 
    std::ofstream forcesFile(forceFileName.str(), std::ios::app);
    forcesFile << std::endl << W.getCurrentStep() << "  " << W.getCurrentTime() << "    " << cartesianHydroForce[0] << "    " << cartesianHydroForce[1] << "    " << cartesianHydroMoment << "  " << cartesianViscoForce[0] << "    " << cartesianViscoForce[1] << "    " << cartesianViscoMoment;
    forcesFile.close();
 
    std::ofstream forcesFileCsv(forceFileNameCsv.str(), std::ios::app);
    forcesFileCsv << std::endl << W.getCurrentStep() << "," << W.getCurrentTime() << "," << cartesianHydroForce[0] << "," << cartesianHydroForce[1] << "," << cartesianHydroMoment << "," << cartesianViscoForce[0] << "," << cartesianViscoForce[1] << "," << cartesianViscoMoment;
    forcesFileCsv.close();
 
}//GenerateForcesString()

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

◆ GeneratePositionHeader()

void Mechanics::GeneratePositionHeader ( )

Генерация заголовка файла положения профиля

Definition at line 157 of file Mechanics2D.cpp.

{
    if (isMoves)
    {
        std::stringstream positionFileName, positionFileNameCsv;
        positionFileName << W.getPassport().dir << "position-airfoil-" << numberInPassport;
        positionFileNameCsv << W.getPassport().dir << "position-airfoil-" << numberInPassport << ".csv";
 
        std::ofstream newPositionFile(positionFileName.str());
        std::ofstream newPositionFileCsv(positionFileNameCsv.str());
 
        VMlib::PrintLogoToTextFile(newPositionFile, positionFileName.str(), "Position of the airfoil " + W.getPassport().airfoilParams[numberInPassport].fileAirfoil);
 
        VMlib::PrintHeaderToTextFile(newPositionFile, "currentStep     currentTime     x     y     phi     Vx     Vy     w");
 
        newPositionFileCsv << "step,time,x,y,phi,Vx,Vy,w";
 
        newPositionFile.close();
        newPositionFile.clear();
 
        newPositionFileCsv.close();
        newPositionFileCsv.clear();
    }
}//GeneratePositionHeader()

Here is the call graph for this function:

◆ GeneratePositionString()

void Mechanics::GeneratePositionString ( )

Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок

Definition at line 239 of file Mechanics2D.cpp.

{
    if (isMoves)
    {
        std::stringstream positionFileName, positionFileNameCsv;
        positionFileName << W.getPassport().dir << "position-airfoil-" << numberInPassport;
        positionFileNameCsv << W.getPassport().dir << "position-airfoil-" << numberInPassport << ".csv";
 
        std::ofstream positionFile(positionFileName.str(), std::ios::app);
        positionFile << std::endl << W.getCurrentStep() << "    " << W.getCurrentTime() << "    " << afl.rcm[0] << "    " << afl.rcm[1] << "    " << Phi << "   " << Vcm[0] << "    " << Vcm[1] << "    " << Wcm;
        positionFile.close();
 
        std::ofstream positionFileCsv(positionFileNameCsv.str(), std::ios::app);
        positionFileCsv << std::endl << W.getCurrentStep() << "," << W.getCurrentTime() << "," << afl.rcm[0] << "," << afl.rcm[1] << "," << Phi << "," << Vcm[0] << "," << Vcm[1] << "," << Wcm;
        positionFileCsv.close();
    }
}

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

◆ GetHydroDynamForce()

virtual void VM2D::Mechanics::GetHydroDynamForce ( )

pure virtual

Вычисление гидродинамической силы, действующей на профиль

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ Initialize()

void Mechanics::Initialize	(	Point2D	Vcm0_,
		Point2D	Rcm0_,
		double	Wcm0_,
		double	Phi0_
	)

Задание начального положения и начальной скорости

Parameters

[in]	Vcm0_	- скорость центра масс
[in]	Rcm0_	- положение центра масс
[in]	Wcm0_	- угловая скорость центра масс
[in]	Phi0_	- угол поворота центра масс

Definition at line 93 of file Mechanics2D.cpp.

{
    Vcm0 = Vcm0_;
    Wcm0 = Wcm0_;
    Rcm0 = Rcm0_;
    Phi0 = Phi0_;
 
    Vcm = Vcm0;
    Wcm = Wcm0;
    Rcm = Rcm0;
    Phi = Phi0;
    VcmOld = Vcm0;
    WcmOld = Wcm0;
    RcmOld = Rcm0;
    PhiOld = Phi0;
 
    circulation = 2.0 * afl.area * Wcm;
    circulationOld = circulation;
 
    afl.Move(Rcm - W.getAirfoil(numberInPassport).rcm);
    afl.Rotate(Phi - W.getAirfoil(numberInPassport).phiAfl);
}//Initialize(...)

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

◆ Move()

virtual void VM2D::Mechanics::Move ( )

pure virtual

Перемещение профиля в соответствии с законом

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ PositionOfAirfoilRcm()

virtual Point2D VM2D::Mechanics::PositionOfAirfoilRcm ( double currTime )

pure virtual

Вычисление положения центра масс профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ ReadParametersFromDictionary()

void Mechanics::ReadParametersFromDictionary ( )

private

Парсинг списка параметров механической системы

Definition at line 117 of file Mechanics2D.cpp.

{
    std::stringstream ss(W.getPassport().airfoilParams[afl.numberInPassport].mechanicalSystemParameters);
    
    mechParamsParser.reset(new VMlib::StreamParser(W.getInfo(), "mechanical parser", ss));
}//ReadParametersFromDictionary()

Here is the call graph for this function:

◆ ReadSpecificParametersFromDictionary()

virtual void VM2D::Mechanics::ReadSpecificParametersFromDictionary ( )

pure virtual

Чтение параметров конкретной механической системы

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ VeloOfAirfoilPanels()

virtual void VM2D::Mechanics::VeloOfAirfoilPanels ( double currTime )

pure virtual

Вычисление скоростей начал панелей

Parameters

[in] currTime текущее время

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

◆ VeloOfAirfoilRcm()

virtual Point2D VM2D::Mechanics::VeloOfAirfoilRcm ( double currTime )

pure virtual

Вычисление скорости центра масс профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implemented in VM2D::MechanicsDeformable, VM2D::MechanicsRigidGivenLaw, VM2D::MechanicsRigidImmovable, VM2D::MechanicsRigidOscillPart, and VM2D::MechanicsRigidRotatePart.

Member Data Documentation

◆ afl

Airfoil& VM2D::Mechanics::afl

protected

Константная ссылка на профиль
инициализируется автоматом в конструкторе, при помощи const_cast

Warning: использует const_cast для получения неконстантной ссылки

Definition at line 87 of file Mechanics2D.h.

◆ boundary

const Boundary& VM2D::Mechanics::boundary

protected

Константная ссылка на граничное условие
инициализируется автоматом в конструкторе

Definition at line 91 of file Mechanics2D.h.

◆ circulation

double VM2D::Mechanics::circulation

Текущая циркуляция скорости по границе профиля

Definition at line 121 of file Mechanics2D.h.

◆ circulationOld

double VM2D::Mechanics::circulationOld

Циркуляция скорости по границе профиля с предыдущего шага

Definition at line 124 of file Mechanics2D.h.

◆ hydroDynamForce

Point2D VM2D::Mechanics::hydroDynamForce

Вектор гидродинамической силы и момент, действующие на профиль

Definition at line 134 of file Mechanics2D.h.

◆ hydroDynamMoment

double VM2D::Mechanics::hydroDynamMoment

Definition at line 135 of file Mechanics2D.h.

◆ isDeform

const bool VM2D::Mechanics::isDeform

Переменная, отвечающая за то, деформируется профиль или нет

Definition at line 131 of file Mechanics2D.h.

◆ isMoves

const bool VM2D::Mechanics::isMoves

Переменная, отвечающая за то, двигается профиль или нет

Definition at line 128 of file Mechanics2D.h.

◆ mechParamsParser

std::unique_ptr<VMlib::StreamParser> VM2D::Mechanics::mechParamsParser

protected

Умный указатель на парсер параметров механической системы

Definition at line 98 of file Mechanics2D.h.

◆ numberInPassport

const size_t VM2D::Mechanics::numberInPassport

protected

Номер профиля в паспорте

Definition at line 82 of file Mechanics2D.h.

◆ Phi

double VM2D::Mechanics::Phi

Definition at line 112 of file Mechanics2D.h.

◆ Phi0

double VM2D::Mechanics::Phi0

Definition at line 106 of file Mechanics2D.h.

◆ PhiOld

double VM2D::Mechanics::PhiOld

Definition at line 118 of file Mechanics2D.h.

◆ Rcm

Point2D VM2D::Mechanics::Rcm

Текущие положение профиля

Definition at line 112 of file Mechanics2D.h.

◆ Rcm0

Point2D VM2D::Mechanics::Rcm0

Начальное положение профиля

Definition at line 106 of file Mechanics2D.h.

◆ RcmOld

Point2D VM2D::Mechanics::RcmOld

Текущие положение профиля

Definition at line 118 of file Mechanics2D.h.

◆ Vcm

Point2D VM2D::Mechanics::Vcm

Текущие скорость центра и угловая скорость

Definition at line 109 of file Mechanics2D.h.

◆ Vcm0

Point2D VM2D::Mechanics::Vcm0

Начальная скорость центра и угловая скорость

Definition at line 103 of file Mechanics2D.h.

◆ VcmOld

Point2D VM2D::Mechanics::VcmOld

Скорость и отклонение с предыдущего шага

Definition at line 115 of file Mechanics2D.h.

◆ virtVortParams

const VortexesParams& VM2D::Mechanics::virtVortParams

protected

Константная ссылка на структуру с параметрами виртуального вихревого слоя для профиля
инициализируется автоматом в конструкторе

Definition at line 95 of file Mechanics2D.h.

◆ viscousForce

Point2D VM2D::Mechanics::viscousForce

Вектор силы и момент вязкого трения, действующие на профиль

Definition at line 138 of file Mechanics2D.h.

◆ viscousMoment

double VM2D::Mechanics::viscousMoment

Definition at line 139 of file Mechanics2D.h.

◆ W

const World2D& VM2D::Mechanics::W

protected

Константная ссылка на решаемую задачу

Definition at line 79 of file Mechanics2D.h.

◆ Wcm

double VM2D::Mechanics::Wcm

Definition at line 109 of file Mechanics2D.h.

◆ Wcm0

double VM2D::Mechanics::Wcm0

Definition at line 103 of file Mechanics2D.h.

◆ WcmOld

double VM2D::Mechanics::WcmOld

Definition at line 115 of file Mechanics2D.h.

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

VM2D/Mechanics2D/Mechanics2D.h
VM2D/Mechanics2D/Mechanics2D.cpp

Public Member Functions

Public Attributes

Protected Attributes

Private Member Functions

Detailed Description

Constructor & Destructor Documentation

◆ Mechanics()

◆ ~Mechanics()

Member Function Documentation

◆ AngleOfAirfoil()

◆ AngularVelocityOfAirfoil()

◆ GenerateForcesHeader()

◆ GenerateForcesString()

◆ GeneratePositionHeader()

◆ GeneratePositionString()

◆ GetHydroDynamForce()

◆ Initialize()

◆ Move()

◆ PositionOfAirfoilRcm()

◆ ReadParametersFromDictionary()

◆ ReadSpecificParametersFromDictionary()

◆ VeloOfAirfoilPanels()

◆ VeloOfAirfoilRcm()

Member Data Documentation

◆ afl

◆ boundary

◆ circulation

◆ circulationOld

◆ hydroDynamForce

◆ hydroDynamMoment

◆ isDeform

◆ isMoves

◆ mechParamsParser

◆ numberInPassport

◆ Phi

◆ Phi0

◆ PhiOld

◆ Rcm

◆ Rcm0

◆ RcmOld

◆ Vcm

◆ Vcm0

◆ VcmOld

◆ virtVortParams

◆ viscousForce

◆ viscousMoment

◆ W

◆ Wcm

◆ Wcm0

◆ WcmOld