VM2D::MechanicsRigidImmovable Class Reference

Класс, определяющий вид механической системы More...

#include <Mechanics2DRigidImmovable.h>

Inheritance diagram for VM2D::MechanicsRigidImmovable:

Collaboration diagram for VM2D::MechanicsRigidImmovable:

Public Member Functions
	MechanicsRigidImmovable (const World2D &W_, size_t numberInPassport_)
	Конструктор More...
	~MechanicsRigidImmovable ()
	Деструктор More...
virtual void	GetHydroDynamForce () override
	Вычисление гидродинамической силы, действующей на профиль More...
virtual Point2D	VeloOfAirfoilRcm (double currTime) override
	Вычисление скорости центра масс профиля More...
virtual Point2D	PositionOfAirfoilRcm (double currTime) override
	Вычисление положения центра масс профиля More...
virtual double	AngularVelocityOfAirfoil (double currTime) override
	Вычисление угловой скорости профиля More...
virtual double	AngleOfAirfoil (double currTime) override
	Вычисление угла поворота профиля More...
virtual void	VeloOfAirfoilPanels (double currTime) override
	Вычисление скоростей начал панелей More...
virtual void	ReadSpecificParametersFromDictionary () override
	Чтение параметров конкретной механической системы More...
virtual void	Move () override
	Перемещение профиля в соответствии с законом More...
void	Initialize (Point2D Vcm0_, Point2D Rcm0_, double Wcm0_, double Phi0_)
	Задание начального положения и начальной скорости More...
void	GenerateForcesHeader ()
	Генерация заголовка файла нагрузок More...
void	GeneratePositionHeader ()
	Генерация заголовка файла положения профиля More...
void	GenerateForcesString ()
	Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок More...
void	GeneratePositionString ()
	Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок More...

Public Attributes
const bool	isMoves
	Переменная, отвечающая за то, двигается профиль или нет More...
const bool	isDeform
	Переменная, отвечающая за то, деформируется профиль или нет More...
const bool	isRotate
	Переменная, отвечающая за то, может профиль вращаться или нет More...
const size_t	degOfFreedom
	Количество степеней свободы More...
Point2D	hydroDynamForce
	Вектор гидродинамической силы и момент, действующие на профиль More...
double	hydroDynamMoment
Point2D	viscousForce
	Вектор силы и момент вязкого трения, действующие на профиль More...
double	viscousMoment

Protected Attributes
const World2D &	W
	Константная ссылка на решаемую задачу More...
const size_t	numberInPassport
	Номер профиля в паспорте More...
Airfoil &	afl
const Boundary &	boundary
const VortexesParams &	virtVortParams
std::unique_ptr< VMlib::StreamParser >	mechParamsParser
	Умный указатель на парсер параметров механической системы More...
Point2D	Vcm0
	Начальная скорость центра и угловая скорость More...
double	Wcm0
Point2D	Rcm0
	Начальное положение профиля More...
double	Phi0
Point2D	Rcm
	Текущие положение профиля More...
double	Phi
Point2D	VcmOld
	Скорость и отклонение с предыдущего шага More...
double	WcmOld
Point2D	RcmOld
	Текущие положение профиля More...
double	PhiOld

Detailed Description

Класс, определяющий вид механической системы

Жесткое неподвижное тело

Author

Марчевский Илья Константинович

Сокол Ксения Сергеевна

Рятина Евгения Павловна

Колганова Александра Олеговна

\Version 1.12
\date 14 января 2024 г.

Definition at line 64 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

Constructor & Destructor Documentation

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_, 0, false, false, false)
{
    ReadSpecificParametersFromDictionary();
    Initialize({ 0.0, 0.0 }, W_.getAirfoil(numberInPassport_).rcm, 0.0, W_.getAirfoil(numberInPassport_).phiAfl);
};

Here is the call graph for this function:

VM2D::MechanicsRigidImmovable::~MechanicsRigidImmovable ( )

inline

Деструктор

Definition at line 75 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

{};

Here is the call graph for this function:

Member Function Documentation

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(...)

Here is the caller graph for this function:

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(...)

Here is the caller graph for this function:

void Mechanics::GenerateForcesHeader ( )

inherited

Генерация заголовка файла нагрузок

Definition at line 119 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,t,Fx,Fy,Mz,Ftaux,Ftauy,Mtau";
    else
        newForcesFileCsv << "step,t,CFx,CFy,CMz,CFtaux,CFtauy,CMtau";

    newForcesFile.close();
    newForcesFile.clear();

    newForcesFileCsv.close();
    newForcesFileCsv.clear();

}//GenerateForcesHeader()

Here is the call graph for this function:

void Mechanics::GenerateForcesString ( )

inherited

Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок

Definition at line 177 of file Mechanics2D.cpp.

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

    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;
    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.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() << "  " << 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.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() << "," << cartesianHydroForce[0] << "," << cartesianHydroForce[1] << "," << cartesianHydroMoment << "," << cartesianViscoForce[0] << "," << cartesianViscoForce[1] << "," << cartesianViscoMoment;
    forcesFileCsv.close();

    W.getTimestat().timeOther.second += omp_get_wtime();
}//GenerateForcesString()

Here is the call graph for this function:

void Mechanics::GeneratePositionHeader ( )

inherited

Генерация заголовка файла положения профиля

Definition at line 150 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,t,x,y,phi,Vx,Vy,w";

        newPositionFile.close();
        newPositionFile.clear();

        newPositionFileCsv.close();
        newPositionFileCsv.clear();
    }
}//GeneratePositionHeader()

Here is the call graph for this function:

void Mechanics::GeneratePositionString ( )

inherited

Сохранение строки со статистикой в файл нагрузок

Definition at line 233 of file Mechanics2D.cpp.

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

    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.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() << "  " << 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.getPassport().physicalProperties.getCurrTime() << "," << afl.rcm[0] << "," << afl.rcm[1] << "," << Phi << "," << Vcm[0] << "," << Vcm[1] << "," << Wcm;
        positionFileCsv.close();
    }

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

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.getTimestat().timeGetHydroDynamForce.first += omp_get_wtime();

    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)
        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.getTimestat().timeGetHydroDynamForce.second += omp_get_wtime();
}//GetHydroDynamForce()

Here is the call graph for this function:

Here is the caller graph for this function:

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 89 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;

    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:

virtual void VM2D::MechanicsRigidImmovable::Move ( )

inlineoverridevirtual

Перемещение профиля в соответствии с законом

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 88 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

{};

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(...)

Here is the caller graph for this function:

virtual void VM2D::MechanicsRigidImmovable::ReadSpecificParametersFromDictionary ( )

inlineoverridevirtual

Чтение параметров конкретной механической системы

Implements VM2D::Mechanics.

Definition at line 86 of file Mechanics2DRigidImmovable.h.

{};

Here is the caller graph for this function:

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:

Here is the caller graph for this function:

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

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.

const Boundary& VM2D::Mechanics::boundary

protectedinherited

Константная ссылка на граничное условие
инициализируется автоматом в конструкторе

Definition at line 91 of file Mechanics2D.h.

const size_t VM2D::Mechanics::degOfFreedom

inherited

Количество степеней свободы

Definition at line 139 of file Mechanics2D.h.

Point2D VM2D::Mechanics::hydroDynamForce

inherited

Вектор гидродинамической силы и момент, действующие на профиль

Definition at line 142 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::hydroDynamMoment

inherited

Definition at line 143 of file Mechanics2D.h.

const bool VM2D::Mechanics::isDeform

inherited

Переменная, отвечающая за то, деформируется профиль или нет

Definition at line 133 of file Mechanics2D.h.

const bool VM2D::Mechanics::isMoves

inherited

Переменная, отвечающая за то, двигается профиль или нет

Definition at line 130 of file Mechanics2D.h.

const bool VM2D::Mechanics::isRotate

inherited

Переменная, отвечающая за то, может профиль вращаться или нет

Definition at line 136 of file Mechanics2D.h.

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

protectedinherited

Умный указатель на парсер параметров механической системы

Definition at line 98 of file Mechanics2D.h.

const size_t VM2D::Mechanics::numberInPassport

protectedinherited

Номер профиля в паспорте

Definition at line 82 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::Phi

protectedinherited

Definition at line 120 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::Phi0

protectedinherited

Definition at line 104 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::PhiOld

protectedinherited

Definition at line 126 of file Mechanics2D.h.

Point2D VM2D::Mechanics::Rcm

protectedinherited

Текущие положение профиля

Definition at line 120 of file Mechanics2D.h.

Point2D VM2D::Mechanics::Rcm0

protectedinherited

Начальное положение профиля

Definition at line 104 of file Mechanics2D.h.

Point2D VM2D::Mechanics::RcmOld

protectedinherited

Текущие положение профиля

Definition at line 126 of file Mechanics2D.h.

Point2D VM2D::Mechanics::Vcm0

protectedinherited

Начальная скорость центра и угловая скорость

Definition at line 101 of file Mechanics2D.h.

Point2D VM2D::Mechanics::VcmOld

protectedinherited

Скорость и отклонение с предыдущего шага

Definition at line 123 of file Mechanics2D.h.

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.

Point2D VM2D::Mechanics::viscousForce

inherited

Вектор силы и момент вязкого трения, действующие на профиль

Definition at line 146 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::viscousMoment

inherited

Definition at line 147 of file Mechanics2D.h.

const World2D& VM2D::Mechanics::W

protectedinherited

Константная ссылка на решаемую задачу

Definition at line 79 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::Wcm0

protectedinherited

Definition at line 101 of file Mechanics2D.h.

double VM2D::Mechanics::WcmOld

protectedinherited

Definition at line 123 of file Mechanics2D.h.

---

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

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