关于geometricOneField的理解

dzsmoglai

大家好！这是我在CFD中文网的第一篇帖子，希望能得到大家的帮助。
在OpenFOAM里，对于不可压流动，相分数Alpha的类型为geometricOneField。而对于可压缩流动alpha则为volScalarField.但是很奇怪的是，interFoam求解器使用了GeometricOneField这个类型来表示alpha。不难理解，interFOAM是一个采用VOF方法追踪液面的mixture模型，其alpha值在界面处肯定会取到0-1之间的值。这就带来了我的第一个问题：
（1）interFoam为什么选择geometricOneField为alpha的数据类型？
其次，我想对kEpsilon湍流模型进行些修改，然后在尝试进行一些基于alpha的加减乘除运算时，编译器就会报错。因为alpha的类型GeometricOneField类的定义里，似乎只定义了geometricOneField和自身的乘除法运算符，而没有它和常数scalar或者volScalarField类型数据的计算方法。所以根本无法通过编译。但是在构建epsilon和k方程的时候。又可以见到如下代码

   // Local references
    const alphaField& alpha = this->alpha_;
    const rhoField& rho = this->rho_;
    const surfaceScalarField& alphaRhoPhi = this->alphaRhoPhi_;
    const volVectorField& U = this->U_;
    volScalarField& nut = this->nut_;
    fv::options& fvOptions(fv::options::New(this->mesh_));

    eddyViscosity<RASModel<BasicTurbulenceModel>>::correct();

    volScalarField::Internal divU
    (
        fvc::div(fvc::absolute(this->phi(), U))().v()
    );

    tmp<volTensorField> tgradU = fvc::grad(U);
    volScalarField::Internal G
    (
        this->GName(),
        nut.v()*(dev(twoSymm(tgradU().v())) && tgradU().v())
    );
    tgradU.clear();

    // Update epsilon and G at the wall
    epsilon_.boundaryFieldRef().updateCoeffs();

    // Dissipation equation
    tmp<fvScalarMatrix> epsEqn
    (
        fvm::ddt(alpha, rho, epsilon_)
      + fvm::div(alphaRhoPhi, epsilon_)
      - fvm::laplacian(alpha*rho*DepsilonEff(), epsilon_)
     ==
        ***C1_*alpha()*rho()*G*epsilon_()/k_()***
      - fvm::SuSp(((2.0/3.0)*C1_ - C3_)*alpha()*rho()*divU, epsilon_)
      - fvm::Sp(C2_*alpha()*rho()*epsilon_()/k_(), epsilon_)
      + epsilonSource()
      + fvOptions(alpha, rho, epsilon_)
    );

    epsEqn.ref().relax();
    fvOptions.constrain(epsEqn.ref());
    epsEqn.ref().boundaryManipulate(epsilon_.boundaryFieldRef());
    solve(epsEqn);
    fvOptions.correct(epsilon_);
    bound(epsilon_, this->epsilonMin_);

但是我自己写的alpha()*scalar(0.5)就无法通过编译。

这就是我的第二个问题：
（2）如何对geometricOneField类型的变量进行和常数及volScalarField进行计算？

以上两个问题，希望大神进行下解答！

李东岳

@dzsmoglai 在关于geometricOneField的理解中说：

interFoam为什么选择geometricOneField为alpha的数据类型？

我没见到interFoam用geometricOneField

MULES::correct
            (
                geometricOneField(),
                alpha1, //这个是要求的
                alphaPhi10,
                talphaPhi1Corr0.ref(),
                oneField(),
                zeroField()
            );

我知道了，你可能说湍流模型里面为什么没有用 alpha？VOF是直接模拟，不能考虑alpha，对于你的相乘操作，并没有看见对相应的操作符重载，
https://github.com/OpenFOAM/OpenFOAM-2.2.x/blob/master/src/OpenFOAM/fields/GeometricFields/GeometricField/GeometricField.H

dzsmoglai

@东岳感谢东岳老师的解答。我现在就是想修改interFoam使用的湍流模型。目前基于kEpsilon自己修改了一个，主要修改的就是把默认为0的Epsilon源项，修改为一个公式，这个公式涉及到alpha的一些运算，但是因为alpha时geometricOneField所以无法进行加减和求梯度。所以我就很困惑：
（1）CMULES算法求解的alpha肯定是个volScalarField啊（从时间文件夹中存储的alpha值就可以知道）
（2）从interFoam的Make/options里边也可以发现，它用的就是incompresibleTurbulenceModel这个库
（3）在interFoam调用turbulence->correct命令时，湍流模型的具体实现过程中，从kEpsilon.C源代码中也可以发现它调用了alpha(),那这个alpha到底时volScalarField还是geometricOneField呢？
再就是，我最想解答的
(4)如果想在epsilon source term中加入基于volScalarField类型的alpha的一些计算，该如何实现？

谢谢！

李东岳

湍流模型中的alpha是1，之所以调用，是为了节省代码复用，rho也是一样的，不可压缩里面也调用rho。但是在可压缩里面，rho就不是1了

如果想在epsilon source term中加入基于volScalarField类型的alpha的一些计算，该如何实现？

代码：

const volScalarField& alphaField = mesh_.lookupObject<volScalarField>("alpha");

然后你就可以调用alphaField了，上面代码没测试，你看看能不能用，不确定kEpsilon.C里面有没有mesh_成员，没有的话换一个别的