Branch data Line data Source code
1 : : // *****************************************************************************
2 : : /*!
3 : : \file src/PDE/EoS/JWL.hpp
4 : : \copyright 2012-2015 J. Bakosi,
5 : : 2016-2018 Los Alamos National Security, LLC.,
6 : : 2019-2021 Triad National Security, LLC.
7 : : All rights reserved. See the LICENSE file for details.
8 : : \brief Jones, Wilkins, and Lee (JWL) equation of state
9 : : \details This file declares functions for the JWL equation of
10 : : state for the compressible flow equations. These functions are
11 : : taken from 'JWL Equation of State', Menikoff, LA-UR-15-29536.
12 : : */
13 : : // *****************************************************************************
14 : : #ifndef JWL_h
15 : : #define JWL_h
16 : :
17 : : #include "Data.hpp"
18 : :
19 : : namespace inciter {
20 : :
21 : : class JWL {
22 : :
23 : : private:
24 : : tk::real m_w, m_cv, m_rho0, m_de, m_rhor, m_tr, m_pr, m_a, m_b, m_r1, m_r2;
25 : :
26 : : //! Calculate specific internal energy
27 : : tk::real intEnergy( tk::real rho, tk::real pr ) const;
28 : :
29 : : //! \brief Calculate density from known pressure and temperature using
30 : : //! bisection root finding method
31 : : tk::real bisection( tk::real a, tk::real b, tk::real p_known,
32 : : tk::real t_known ) const;
33 : :
34 : : //! Calculate pressure from density and temperature
35 : : tk::real PfromRT( tk::real rho, tk::real T) const;
36 : :
37 : : public:
38 : : //! Default constructor
39 : : JWL() = default;
40 : :
41 : : //! Constructor
42 : : JWL( tk::real w, tk::real cv, tk::real rho0, tk::real de, tk::real rhor,
43 : : tk::real tr, tk::real pr, tk::real A, tk::real B, tk::real R1,
44 : : tk::real R2 );
45 : :
46 : : //! Set rho0 EOS parameter. No-op since rho0 is set in JWL ctor
47 : 0 : void setRho0(tk::real) {}
48 : :
49 : : //! Calculate density from the material pressure and temperature
50 : : tk::real density( tk::real pr,
51 : : tk::real temp ) const;
52 : :
53 : : //! Calculate pressure from the material density, momentum and total energy
54 : : tk::real pressure( tk::real arho,
55 : : tk::real u,
56 : : tk::real v,
57 : : tk::real w,
58 : : tk::real arhoE,
59 : : tk::real alpha=1.0,
60 : : std::size_t imat=0,
61 : : const std::array< std::array< tk::real, 3 >, 3 >& defgrad={{}} ) const;
62 : :
63 : : //! \brief Calculate the Cauchy stress tensor from the material density,
64 : : //! momentum, and total energy
65 : : std::array< std::array< tk::real, 3 >, 3 >
66 : : CauchyStress(
67 : : tk::real,
68 : : tk::real,
69 : : tk::real,
70 : : tk::real,
71 : : tk::real,
72 : : tk::real,
73 : : std::size_t,
74 : : const std::array< std::array< tk::real, 3 >, 3 >& adefgrad={{}} ) const;
75 : :
76 : : //! Calculate speed of sound from the material density and material pressure
77 : : tk::real soundspeed( tk::real arho,
78 : : tk::real apr,
79 : : tk::real alpha=1.0,
80 : : std::size_t imat=0,
81 : : const std::array< std::array< tk::real, 3 >, 3 >& adefgrad={{}},
82 : : const std::array< tk::real, 3 >& asigman={{}} ) const;
83 : :
84 : : //! Calculate speed of shear waves
85 : : tk::real shearspeed(
86 : : tk::real,
87 : : tk::real,
88 : : std::size_t ) const { return 0.0; }
89 : :
90 : : //! \brief Calculate material specific total energy from the material
91 : : //! density, momentum and material pressure
92 : : tk::real totalenergy( tk::real rho,
93 : : tk::real u,
94 : : tk::real v,
95 : : tk::real w,
96 : : tk::real pr,
97 : : const std::array< std::array< tk::real, 3 >, 3 >& defgrad={{}} ) const;
98 : :
99 : : //! \brief Calculate material temperature from the material density, and
100 : : //! material specific total energy
101 : : tk::real temperature( tk::real arho,
102 : : tk::real u,
103 : : tk::real v,
104 : : tk::real w,
105 : : tk::real arhoE,
106 : : tk::real alpha=1.0,
107 : : const std::array< std::array< tk::real, 3 >, 3 >& defgrad={{}} ) const;
108 : :
109 : : //! Compute the minimum allowed pressure
110 : : tk::real min_eff_pressure(
111 : : tk::real min,
112 : : tk::real arho,
113 : : tk::real alpha ) const;
114 : :
115 : : //! Compute the reference density
116 : : //! \details Returns the reference density
117 : : tk::real refDensity() const { return m_rhor; }
118 : :
119 : : //! Compute the reference pressure
120 : : //! \details Returns the reference pressure
121 : : tk::real refPressure() const { return m_pr; }
122 : :
123 : : //! Return initial density
124 : 0 : tk::real rho0() const { return m_rho0; }
125 : :
126 : : /** @name Charm++ pack/unpack serializer member functions */
127 : : ///@{
128 : : //! \brief Pack/Unpack serialize member function
129 : : //! \param[in,out] p Charm++'s PUP::er serializer object reference
130 : : void pup( PUP::er &p ) /*override*/ {
131 : : p | m_w;
132 : : p | m_cv;
133 : : p | m_rho0;
134 : : p | m_de;
135 : : p | m_rhor;
136 : : p | m_pr;
137 : : p | m_a;
138 : : p | m_b;
139 : : p | m_r1;
140 : : p | m_r2;
141 : : p | m_tr;
142 : : }
143 : : //! \brief Pack/Unpack serialize operator|
144 : : //! \param[in,out] p Charm++'s PUP::er serializer object reference
145 : : //! \param[in,out] i JWL object reference
146 : : friend void operator|( PUP::er& p, JWL& i ) { i.pup(p); }
147 : : //@}
148 : : };
149 : :
150 : : } //inciter::
151 : :
152 : : #endif // JWL_h
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