Класс, определяющий вид механической системы More...

#include <Mechanics2DRigidImmovable.h>

Inheritance diagram for VM2D::MechanicsRigidImmovable:

Collaboration diagram for VM2D::MechanicsRigidImmovable:

[legend]

Public Member Functions
	MechanicsRigidImmovable (const World2D &W_, size_t numberInPassport_)
	Конструктор

	~MechanicsRigidImmovable ()
	Деструктор

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

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

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

virtual double	AngularVelocityOfAirfoil (double currTime) override
	Вычисление угловой скорости профиля

virtual double	AngleOfAirfoil (double currTime) override
	Вычисление угла поворота профиля

virtual void	VeloOfAirfoilPanels (double currTime) override
	Вычисление скоростей начал панелей

virtual void	ReadSpecificParametersFromDictionary () override
	Чтение параметров конкретной механической системы

virtual void	Move () override
	Перемещение профиля в соответствии с законом

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

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

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

Класс, определяющий вид механической системы

Жесткое неподвижное тело

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

Version: 1.14

Date: 6 марта 2026 г.

Definition at line 64 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

Constructor & Destructor Documentation

◆ MechanicsRigidImmovable()

MechanicsRigidImmovable::MechanicsRigidImmovable	(	const World2D &	W_,
		size_t	numberInPassport_
	)

Конструктор

Parameters

[in]	W_	константная ссылка на решаемую задачу
[in]	numberInPassport_	номер профиля в паспорте задачи

Definition at line 54 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

    : Mechanics(W_, numberInPassport_, false, false)
{
    MechanicsRigidImmovable::ReadSpecificParametersFromDictionary();
    Initialize({ 0.0, 0.0 }, W_.getAirfoil(numberInPassport_).rcm, 0.0, W_.getAirfoil(numberInPassport_).phiAfl);
};

Here is the call graph for this function:

◆ ~MechanicsRigidImmovable()

VM2D::MechanicsRigidImmovable::~MechanicsRigidImmovable ( )

inline

Деструктор

Definition at line 75 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

75{};

Member Function Documentation

◆ AngleOfAirfoil()

double MechanicsRigidImmovable::AngleOfAirfoil ( double currTime )

overridevirtual

Вычисление угла поворота профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 79 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

{
    return afl.phiAfl;
}//AngleOfAirfoil(...)

◆ AngularVelocityOfAirfoil()

double MechanicsRigidImmovable::AngularVelocityOfAirfoil ( double currTime )

overridevirtual

Вычисление угловой скорости профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 73 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

{
    return 0.0;
}//AngularVelocityOfAirfoil(...)

◆ GenerateForcesHeader()

void Mechanics::GenerateForcesHeader ( )

inherited

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 ( )

inherited

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 ( )

inherited

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 ( )

inherited

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()

void MechanicsRigidImmovable::GetHydroDynamForce ( )

overridevirtual

Вычисление гидродинамической силы, действующей на профиль

Todo:: Учитываем только нулевой момент решения. Надо ли учитывать остальные?

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 92 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

{
    W.getTimers().start("Force");
 
    const double& dt = W.getPassport().timeDiscretizationProperties.dt;
 
    hydroDynamForce = { 0.0, 0.0 };
    hydroDynamMoment = 0.0;
 
    viscousForce = { 0.0, 0.0 };
    viscousMoment = 0.0;
 
    Point2D hDFGam = { 0.0, 0.0 };  //гидродинамические силы, обусловленные Gamma_k
    Point2D hDFdelta = { 0.0, 0.0 };    //гидродинамические силы, обусловленные delta_k
    double hDMdelta = 0.0;
 
    for (size_t i = 0; i < afl.getNumberOfPanels(); ++i)
    {
        double deltaK =  boundary.sheets.freeVortexSheet(i, 0) * afl.len[i] - afl.gammaThrough[i];
        Point2D rK = 0.5 * (afl.getR(i + 1) + afl.getR(i)) - afl.rcm;
 
        hDFdelta += deltaK * Point2D({ -rK[1], rK[0] });
        hDMdelta += 0.5 * deltaK * rK.length2();    
    }
 
    const double rho = W.getPassport().physicalProperties.rho;
 
    hydroDynamForce = (rho / dt) * hDFdelta;
    hydroDynamMoment = (rho / dt) * hDMdelta;
        
    if ((W.getPassport().physicalProperties.nu > 0.0) && (afl.viscousStress.size() > 0))
        for (size_t i = 0; i < afl.getNumberOfPanels(); ++i)
        {
            Point2D rK = 0.5 * (afl.getR(i + 1) + afl.getR(i)) - afl.rcm;
            viscousForce += rho * afl.viscousStress[i] * afl.tau[i];
            viscousMoment += rho * (afl.viscousStress[i] * afl.tau[i]) & rK;
        }
 
    W.getTimers().stop("Force");
}//GetHydroDynamForce()

Here is the call graph for this function:

◆ Initialize()

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

inherited

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::MechanicsRigidImmovable::Move ( )

inlineoverridevirtual

Перемещение профиля в соответствии с законом

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 88 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

88{};

◆ PositionOfAirfoilRcm()

Point2D MechanicsRigidImmovable::PositionOfAirfoilRcm ( double currTime )

overridevirtual

Вычисление положения центра масс профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 68 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

{
    return afl.rcm;
}//PositionOfAirfoilRcm(...)

◆ ReadParametersFromDictionary()

void Mechanics::ReadParametersFromDictionary ( )

privateinherited

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::MechanicsRigidImmovable::ReadSpecificParametersFromDictionary ( )

inlineoverridevirtual

Чтение параметров конкретной механической системы

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 86 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

86{};

Here is the caller graph for this function:

◆ VeloOfAirfoilPanels()

void MechanicsRigidImmovable::VeloOfAirfoilPanels ( double currTime )

overridevirtual

Вычисление скоростей начал панелей

Parameters

[in] currTime текущее время

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 85 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

{
    Point2D veloRcm = VeloOfAirfoilRcm(currTime);
    afl.setV(veloRcm);  
}//VeloOfAirfoilPanels(...)

Here is the call graph for this function:

◆ VeloOfAirfoilRcm()

Point2D MechanicsRigidImmovable::VeloOfAirfoilRcm ( double currTime )

overridevirtual

Вычисление скорости центра масс профиля

Parameters

[in] currTime текущее время

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 62 of file Mechanics2DRigidImmovable.cpp.

{
    return{ 0.0, 0.0 };
}//VeloOfAirfoilRcm(...)

Here is the caller graph for this function:

Member Data Documentation

◆ afl

Airfoil& VM2D::Mechanics::afl

protectedinherited

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

protectedinherited

Константная ссылка на граничное условие
инициализируется автоматом в конструкторе

Definition at line 91 of file Mechanics2D.h.

◆ circulation

double VM2D::Mechanics::circulation

inherited

Текущая циркуляция скорости по границе профиля

Definition at line 121 of file Mechanics2D.h.

◆ circulationOld

double VM2D::Mechanics::circulationOld

inherited

Циркуляция скорости по границе профиля с предыдущего шага

Definition at line 124 of file Mechanics2D.h.

◆ hydroDynamForce

Point2D VM2D::Mechanics::hydroDynamForce

inherited

Вектор гидродинамической силы и момент, действующие на профиль

Definition at line 134 of file Mechanics2D.h.

◆ hydroDynamMoment

double VM2D::Mechanics::hydroDynamMoment

inherited

Definition at line 135 of file Mechanics2D.h.

◆ isDeform

const bool VM2D::Mechanics::isDeform

inherited

Переменная, отвечающая за то, деформируется профиль или нет

Definition at line 131 of file Mechanics2D.h.

◆ isMoves

const bool VM2D::Mechanics::isMoves

inherited

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

protectedinherited

Умный указатель на парсер параметров механической системы

Definition at line 98 of file Mechanics2D.h.

◆ numberInPassport

const size_t VM2D::Mechanics::numberInPassport

protectedinherited

Номер профиля в паспорте

Definition at line 82 of file Mechanics2D.h.

◆ Phi

double VM2D::Mechanics::Phi

inherited

Definition at line 112 of file Mechanics2D.h.

◆ Phi0

double VM2D::Mechanics::Phi0

inherited

Definition at line 106 of file Mechanics2D.h.

◆ PhiOld

double VM2D::Mechanics::PhiOld

inherited

Definition at line 118 of file Mechanics2D.h.

◆ Rcm

Point2D VM2D::Mechanics::Rcm

inherited

Текущие положение профиля

Definition at line 112 of file Mechanics2D.h.

◆ Rcm0

Point2D VM2D::Mechanics::Rcm0

inherited

Начальное положение профиля

Definition at line 106 of file Mechanics2D.h.

◆ RcmOld

Point2D VM2D::Mechanics::RcmOld

inherited

Текущие положение профиля

Definition at line 118 of file Mechanics2D.h.

◆ Vcm

Point2D VM2D::Mechanics::Vcm

inherited

Текущие скорость центра и угловая скорость

Definition at line 109 of file Mechanics2D.h.

◆ Vcm0

Point2D VM2D::Mechanics::Vcm0

inherited

Начальная скорость центра и угловая скорость

Definition at line 103 of file Mechanics2D.h.

◆ VcmOld

Point2D VM2D::Mechanics::VcmOld

inherited

Скорость и отклонение с предыдущего шага

Definition at line 115 of file Mechanics2D.h.

◆ virtVortParams

const VortexesParams& VM2D::Mechanics::virtVortParams

protectedinherited

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

inherited

Вектор силы и момент вязкого трения, действующие на профиль

Definition at line 138 of file Mechanics2D.h.

◆ viscousMoment

double VM2D::Mechanics::viscousMoment

inherited

Definition at line 139 of file Mechanics2D.h.

◆ W

const World2D& VM2D::Mechanics::W

protectedinherited

Константная ссылка на решаемую задачу

Definition at line 79 of file Mechanics2D.h.

◆ Wcm

double VM2D::Mechanics::Wcm

inherited

Definition at line 109 of file Mechanics2D.h.

◆ Wcm0

double VM2D::Mechanics::Wcm0

inherited

Definition at line 103 of file Mechanics2D.h.

◆ WcmOld

double VM2D::Mechanics::WcmOld

inherited

Definition at line 115 of file Mechanics2D.h.

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

VM2D/Mechanics2D/Mechanics2DRigidImmovable.h
VM2D/Mechanics2D/Mechanics2DRigidImmovable.cpp

Public Member Functions

Public Attributes

Protected Attributes

Private Member Functions

Detailed Description

Constructor & Destructor Documentation

◆ MechanicsRigidImmovable()

◆ ~MechanicsRigidImmovable()

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