-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 8
Expand file tree
/
Copy pathsub_Residual.f90
More file actions
1459 lines (1251 loc) · 53 KB
/
sub_Residual.f90
File metadata and controls
1459 lines (1251 loc) · 53 KB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
!-----The core subroutines: Comput inviscous and viscous flux ------------------------------
! OpenCFD-EC 3D
! Copyright by Li Xinliang, LHD, Institute of Mechanics, CAS. lixl@imech.ac.cn
! Code by Li Xinliang and Leng Yan
! Ver 0.43 2010-11-28
! Ver 0.50 2010-12-9
! Ver 0.74 2011-12-29
! Ver 0.8 2012-5-5
! Ver 0.97a 2013-5-4: viscous flux code modified, corner points is not used
! Ver 1.01 2013-11-13: boundary scheme can be used
! Ver 1.16 2017-7-11: 如果物理量超限，则本块降为1阶迎风，且关闭粘性项；
! 计算残差（网格的全部块）
Subroutine Comput_Residual_one_mesh(nMesh)
use Global_Var
use Flow_Var
implicit none
integer:: nMesh,NVAR1,mBlock,nx,ny,nz,i,j,k,m,KL,IR,JR,KR
integer,save:: Iflag1=0
real(PRE_EC):: Sfac,Sfac1
Type (Mesh_TYPE),pointer:: MP
Type (Block_TYPE),pointer:: B
!---------------------------------------------
if(Time_Method .eq. Time_Dual_LU_SGS) then
if(Iflag1 .eq. 0) then
Iflag1=1
Sfac=1.d0/(3.d0*dt_global) ! 第一个时间步， Un=U(n-1), 时间精度1阶
Sfac1=1.d0/dt_global
else
Sfac=1.d0/(2.d0*dt_global)
Sfac1=3.d0/(2.d0*dt_global)
endif
else
Sfac=0.d0
Sfac1=0.d0
endif
!-----------------------------------------------
MP=>Mesh(nMesh)
MP%Res_max(:) =0.d0 ! 最大残差
MP%Res_rms(:) =0.d0 ! 均方根残差
NVAR1=MP%NVAR
!----------------------------------------------
do mBlock=1,MP%Num_Block
B => MP%Block(mBlock) ! 第nMesh 重网格的第mBlock块
nx=B%nx; ny=B%ny; nz=B%nz
KL=1-LAP
IR=nx+LAP-1
JR=ny+LAP-1
KR=nz+LAP-1
allocate(d(KL:IR,KL:JR,KL:KR),uu(KL:IR,KL:JR,KL:KR),v(KL:IR,KL:JR,KL:KR), &
w(KL:IR,KL:JR,KL:KR), T(KL:IR,KL:JR,KL:KR), &
cc(KL:IR,KL:JR,KL:KR),p(KL:IR,KL:JR,KL:KR))
allocate(Flux(NVAR1,nx,ny,nz)) ! 通量(流体方程)
allocate(Lci(nx,ny,nz),Lcj(nx,ny,nz),Lck(nx,ny,nz),Lvi(nx,ny,nz),Lvj(nx,ny,nz),Lvk(nx,ny,nz)) ! 谱半径（无粘、粘性）
!------------------------------------------------------------------------------------
call limit_vt(nMesh,mBlock) ! 对SA，SST方程的物理量(vt,Kt,Wt)进行限制
call comput_duvtpc(nMesh,mBlock) ! 计算基本量 d,u,v,T,p,cc , vt,kt,Wt
!---------------------------------------------------------------------------------------
! 求解N-S方程的核心模块： 计算残差（右端项）
call Residual (nMesh,mBlock) ! 计算一个网格块的残差（右端项） ; 第nMesh 重网格的第mBlock块
!----------------------------------------------
! OpenCFD-SEC： 采用差分法计算该块的残差
! !!! FVM-FDM --------------
if(B%IFLAG_FVM_FDM .eq. Method_FDM) call Residual_FDM(nMesh,mBlock) ! 用有限体积法计算残差（补丁程序） !!!SEC!!!
!---FVM-FDM-------------
! 对于叶轮机求解器，添加源项 （惯性力项）
if(IF_TurboMachinary .eq. 1) then
!$OMP PARALLEL DO DEFAULT(SHARED) PRIVATE(i,j,k)
do k=1,nz-1
do j=1,ny-1
do i=1,nx-1
B%Res(3,i,j,k)=B%Res(3,i,j,k)+B%vol(i,j,k)*d(i,j,k)*(Turbo_w**2*B%yc(i,j,k)+2.d0*Turbo_w*w(i,j,k))
B%Res(4,i,j,k)=B%Res(4,i,j,k)+B%vol(i,j,k)*d(i,j,k)*(Turbo_w**2*B%zc(i,j,k)-2.d0*Turbo_w*v(i,j,k))
B%Res(5,i,j,k)=B%Res(5,i,j,k)+B%vol(i,j,k)*d(i,j,k)*Turbo_w**2*(v(i,j,k)*B%yc(i,j,k)+w(i,j,k)*B%zc(i,j,k))
enddo
enddo
enddo
!$OMP END PARALLEL DO
endif
! 双时间步长法，添加附加残差
if(Time_Method .eq. Time_Dual_LU_SGS) then
!$OMP PARALLEL DO DEFAULT(SHARED) PRIVATE(i,j,k,m)
do k=1,nz-1
do j=1,ny-1
do i=1,nx-1
do m=1,NVAR1
B%Res(m,i,j,k)=B%Res(m,i,j,k)-(3.d0*B%U(m,i,j,k)-4.d0*B%Un(m,i,j,k)+B%Un1(m,i,j,k))*B%vol(i,j,k)*Sfac
enddo
enddo
enddo
enddo
!$OMP END PARALLEL DO
endif
call comput_Lijk(nMesh,mBlock) ! 计算谱半径 (Blazek's book, p189-190), 残差光顺，局部时间步长及LU-SGS中均使用该值
if(If_Residual_smoothing .eq. 1 ) then
call Residual_smoothing(nMesh,mBlock) ! 残差光顺
endif
call comput_dt(nMesh,mBlock) ! 计算(当地) 时间步长
if(Time_Method .eq. Time_LU_SGS .or. Time_Method .eq. Time_Dual_LU_SGS) then
call du_LU_SGS(nMesh,mBlock,Sfac1) ! 采用LU_SGS方法计算DU=U(n+1)-U(n)
endif
deallocate(d,uu,v,w,T,cc,p,Flux)
deallocate(Lci,Lcj,Lck,Lvi,Lvj,Lvk)
enddo
end Subroutine Comput_Residual_one_mesh
!------------------------------------------------------------------------------
! 计算残差 (残差=右端项=净流量); 是求解N-S方程的核心模块;
! Flux (= inviscous flux + viscous flux )
subroutine Residual(nMesh,mBlock)
Use Global_Var
Use Flow_Var
implicit none
integer:: nx,ny,nz,i,j,k,m,nMesh,mBlock !,Scheme,IFlux,Reconstruction
Type (Block_TYPE),pointer:: B
TYPE (Mesh_TYPE),pointer:: MP
MP=> Mesh(nMesh)
B => MP%Block(mBlock)
if(If_viscous .eq. 1 ) then
call get_viscous(nMesh,mBlock) ! 计算层流粘性系数
! 湍流模型
if(MP%Iflag_turbulence_model .eq. Turbulence_BL) then
call turbulence_model_BL(nMesh,mBlock) ! BL模型
else if(MP%Iflag_turbulence_model .eq. Turbulence_SA) then
call Turbulence_model_SA(nMesh,mBlock) ! SA模型
else if(MP%Iflag_turbulence_model .eq. Turbulence_NewSA) then
call Turbulence_model_NewSA(nMesh,mBlock) ! New SA模型 (By Li XL, He ZW and Li L)
else if(MP%Iflag_turbulence_model .eq. Turbulence_SST) then
call Turbulence_model_SST(nMesh,mBlock)
else
B%mu_t(:,:,:)=0.d0 ! 层流
endif
! 对湍流粘性系数进行限制
call limit_mut(nMesh,mBlock)
endif
!-----------------无粘项-------------------------------------
call flux_inviscous_i(nMesh,mBlock)
call flux_inviscous_j(nMesh,mBlock)
call flux_inviscous_k(nMesh,mBlock)
! 三个方向的粘性通量
if(If_viscous .eq. 1) then
call flux_viscous_i(nMesh,mBlock)
call flux_viscous_j(nMesh,mBlock)
call flux_viscous_k(nMesh,mBlock)
endif
end
!---------------------------------------------------------------------------------------------------------
! i方向的无粘通量, 即穿过以(i,j+1/2,k+1/2) (即(I-1/2,J,K)) 为中心侧面的通量
! 支持OpenMP, since ver0.71
subroutine flux_inviscous_i(nMesh,mBlock)
Use Global_Var
Use Flow_Var
implicit none
real(PRE_EC),dimension(5):: UL,UR,QL,QR,Flux0
real(PRE_EC):: U0(1-LAP:LAP,5)
integer:: mBlock,NVAR1,i,j,k,m,nx1,ny1,nz1,ksub,nMesh
integer:: Scheme,IFlux,Reconstruction
real(PRE_EC):: s1x,s1y,s1z,s2x,s2y,s2z,s3x,s3y,s3z,s0,t10,t1x,t1y,t1z ! 法方向(s1)及切方向(s2,s3)
real(PRE_EC):: d0,uu0,v0,w0,p0,E0,un
Type (Block_TYPE),pointer:: B
TYPE (Mesh_TYPE),pointer:: MP
Type (BC_MSG_TYPE),pointer:: Bc
MP=> Mesh(nMesh)
B => MP%Block(mBlock)
NVAR1=MP%NVAR
! Scheme=MP%Iflag_Scheme ! 数值格式 （不同网格上采用不同格式）
IFlux=MP%Iflag_Flux ! 通量技术
Reconstruction=MP%IFlag_Reconstruction ! 重构方式
nx1=B%nx ; ny1=B%ny ; nz1=B%nz
! OpenMP的编译指示符（不是注释）， 指定Do 循环并行执行； 指定一些各进程私有的变量
!$OMP PARALLEL DEFAULT(FIRSTPRIVATE) SHARED (MP,B,NVAR1,IFlux,Reconstruction,nx1,ny1,nz1,gamma,Flux,d,uu,v,w,p)
!$OMP DO
do k=1,nz1
do j=1,ny1
do i=1,nx1
do m=1,NVAR1
Flux(m,i,j,k)=0.d0 ! 初始化
enddo
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!$OMP DO
do k=1,nz1-1
do j=1,ny1-1
do i=1,nx1
! 设定边界格式 (区分内点格式及边界点格式)
Scheme=MP%Iflag_Scheme
if(B%BcI(j,k,1)==1) then ! 是否为物理边界
if(i .eq. 1) then
Scheme=Scheme_CD2 ! 第1个界面采用2阶中心格式 （利用虚网格，保持通量守恒）
else if (i < LAP) then
Scheme=MP%Bound_Scheme ! 边界格式
endif
endif
if(B%BcI(j,k,2)==1) then ! 是否为物理边界
if(i .eq. nx1 ) then
Scheme=Scheme_CD2 ! 最右边界，采用2阶中心
else if (i > nx1-LAP+1) then
Scheme=MP%Bound_Scheme ! 边界格式
endif
endif
if(B%IF_OverLimit == 1) Scheme=Scheme_UD1 ! 物理量超限（如出现负温度）， 该块采用1阶迎风
!-----侧面的法方向和两个切方向-----------------------------------------------------------------------------
! 为了节省内存，本程序不存储界面的法方向及切方向，在使用时计算 (会增加些计算量)
s1x=B%ni1(i,j,k); s1y=B%ni2(i,j,k) ; s1z= B%ni3(i,j,k) ! 归一化的法方向
t1x=B%x(i,j+1,k)-B%x(i,j,k+1); t1y=B%y(i,j+1,k)-B%y(i,j,k+1); t1z=B%z(i,j+1,k)-B%z(i,j,k+1) ! 对角线1
t10=1.d0/(sqrt(t1x*t1x+t1y*t1y+t1z*t1z))
s2x=t1x*t10; s2y=t1y*t10; s2z=t1z*t10 ! 归一化的切方向1 （对角线1）
s3x=s1y*s2z-s1z*s2y; s3y=s1z*s2x-s1x*s2z ; s3z= s1x*s2y-s1y*s2x ! 切方向2 （法方向叉乘切方向1）
!--------------------------------------------------------------------------------------------
! 内点，采用2,3阶格式重构 (I-1/2,J,K) 点的值；
! 理论手册及教科书中，通常写重构出(I+1/2,J,K)点的值。 本程序中重构(I-1/2,J,K)点的值为了方便
! 需要使用4个点的值： I-2, I-1, I, I+1; 其中左值(UL)使用I-2,I-1,I点的值重构； 右值(UR)使用I-1,I,I+1点的值重构
if(Reconstruction .eq. Reconst_Original) then
! 使用原始变量重构 U0(:,:) 存储的是4个点上的密度、速度、压力
U0(:,1)=d(i-LAP:i+LAP-1,j,k)
U0(:,2)=uu(i-LAP:i+LAP-1,j,k)
U0(:,3)=v(i-LAP:i+LAP-1,j,k)
U0(:,4)=w(i-LAP:i+LAP-1,j,k)
U0(:,5)=p(i-LAP:i+LAP-1,j,k)
call Reconstuction_original(U0,UL,UR,gamma,Scheme) ! 数值格式
else if (Reconstruction .eq. Reconst_Conservative) then
! 使用守恒变量重构 U0(:,:) 存储的是4个点上的守恒变量（质量密度、动量密度和能量密度）
do m=1,5
U0(:,m)=B%U(m,i-LAP:i+LAP-1,j,k)
enddo
call Reconstuction_conservative(U0,UL,UR,gamma,Scheme)
else
! 采用特征变量重构
do m=1,5
U0(:,m)=B%U(m,i-LAP:i+LAP-1,j,k)
enddo
call Reconstuction_Characteristic(U0,UL,UR,gamma,Scheme)
endif
!-------重构结束，得到(I-1/2,J,K)点上的左、右值UL,UR (程序中为原始变量)------------
!----检查 UL, UR 中的密度、压力是否为负 -------------------------
! 如果为负，则使用1阶迎风
if(IF_Scheme_Positivity == 1) then
if(UL(1) .le. Lim_Zero .or. UL(5) .le. Lim_Zero) then ! Lim_Zero=1.d-20
UL(1)=d(i-1,j,k) ! 1阶迎风
UL(2)=uu(i-1,j,k)
UL(3)=v(i-1,j,k)
UL(4)=w(i-1,j,k)
UL(5)=p(i-1,j,k)
endif
if(UR(1) .le. Lim_Zero .or. UR(5) .le. Lim_Zero) then
UR(1)=d(i,j,k) ! 1阶迎风
UR(2)=uu(i,j,k)
UR(3)=v(i,j,k)
UR(4)=w(i,j,k)
UR(5)=p(i,j,k)
endif
endif
!----------------------------------------------------------------
!-----将UL,UR进行坐标旋转变换，得到坐标系(s1,s2,s3) (法方向，切方向1，切方向2) 中的守恒变量QL,QR
! 标量（密度、压力）保持不变； 向量（速度）投影到新的坐标轴方向
! 左值
QL(1)=UL(1) ! 密度（标量，坐标旋转保持不变）
QL(2)=UL(2)*s1x+UL(3)*s1y+UL(4)*s1z ! 法向速度
QL(3)=UL(2)*s2x+UL(3)*s2y+UL(4)*s2z ! 切方向1的速度分量
QL(4)=UL(2)*s3x+UL(3)*s3y+UL(4)*s3z ! 切方向2的速度分量
QL(5)=UL(5) ! 压力（标量）
! 右值 （变量含义与左值相同）
QR(1)=UR(1)
QR(2)=UR(2)*s1x+UR(3)*s1y+UR(4)*s1z
QR(3)=UR(2)*s2x+UR(3)*s2y+UR(4)*s2z
QR(4)=UR(2)*s3x+UR(3)*s3y+UR(4)*s3z
QR(5)=UR(5)
!---------通量分裂 (FVS或FDS), 根据左、右值计算穿过界面的通量(扩展1维问题）-------------
if(IFlux .eq. Flux_Steger_Warming ) then
call Flux_steger_warming_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! Steger-Warming FVS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Roe ) then
call Flux_Roe_1D(QL,QR,Flux0,gamma) ! Roe FDS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Van_Leer ) then
call Flux_Van_Leer_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! Van Leer FVS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Ausm ) then
call Flux_Ausmpw_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! AUSM + 方法
else
call Flux_HLL_HLLC_1D(QL,QR,Flux0,gamma,IFlux) !HLL/HLLC FDS方法（近似Riemann解）
endif
! ---将(s1,s2,s3)坐标系下的通量Flux0 进行变换，得到(x,y,z)坐标系下的通量； 标量保持不变，向量进行投影
! ---变换后，乘以面积，就得到穿过(I-1/2,J,K)点 （即 (i,j+1/2,k+1/2)点）所在侧面的通量
Flux(1,i,j,k)=-Flux0(1)*B%Si(i,j,k) ! 质量通量 （标量，不随坐标旋转而变化）
Flux(2,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1x+Flux0(3)*s2x+Flux0(4)*s3x)*B%Si(i,j,k) ! x方向的动量通量 （投影到x方向）
Flux(3,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1y+Flux0(3)*s2y+Flux0(4)*s3y)*B%Si(i,j,k) ! y方向的动量通量
Flux(4,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1z+Flux0(3)*s2z+Flux0(4)*s3z)*B%Si(i,j,k) ! z方向的动量通量
Flux(5,i,j,k)=-Flux0(5)*B%Si(i,j,k) ! 能量通量 （标量）
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!----------------Residual -------------------------------
!$OMP DO
do k=1,nz1-1
do j=1,ny1-1
do i=1,nx1-1
do m=1,5
B%Res(m,i,j,k)=Flux(m,i+1,j,k)-Flux(m,i,j,k)
enddo
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!$OMP END PARALLEL
end subroutine flux_inviscous_i
!--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
!--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
! 穿过j方向界面((I,J-1/2,K)点所在界面)的无粘通量
subroutine flux_inviscous_j(nMesh,mBlock)
Use Global_Var
Use Flow_Var
implicit none
real(PRE_EC),dimension(5):: UL,UR,QL,QR,Flux0
real(PRE_EC):: U0(1-LAP:LAP,5)
integer:: mBlock,i,j,k,m,nx1,ny1,nz1,ksub,nMesh
integer:: Scheme,IFlux,Reconstruction
real(PRE_EC):: s1x,s1y,s1z,s2x,s2y,s2z,s3x,s3y,s3z,s0,t10,t1x,t1y,t1z ! 法方向(s1)及切方向(s2,s3)
real(PRE_EC):: d0,uu0,v0,w0,p0,E0,un
Type (Block_TYPE),pointer:: B
TYPE (Mesh_TYPE),pointer:: MP
Type (BC_MSG_TYPE),pointer:: Bc
MP=> Mesh(nMesh)
B => MP%Block(mBlock)
Scheme=MP%Iflag_Scheme ! 数值格式 （不同网格上采用不同格式）
IFlux=MP%Iflag_Flux ! 通量技术
Reconstruction=MP%IFlag_Reconstruction ! 重构方式
nx1=B%nx ; ny1=B%ny ; nz1=B%nz
Flux=0.d0 ! 初始化
!$OMP PARALLEL DEFAULT(FIRSTPRIVATE) SHARED(MP,B,IFlux,Reconstruction,nx1,ny1,nz1,gamma,Flux,d,uu,v,w,p)
!$OMP DO
do k=1,nz1-1
do j=1,ny1
do i=1,nx1-1
! 设定边界格式 (区分内点格式及边界点格式)
Scheme=MP%Iflag_Scheme
if(B%BcJ(i,k,1)==1) then ! 是否为物理边界
if(j .eq. 1) then
Scheme=Scheme_CD2 ! 第1个界面采用2阶中心格式 （利用虚网格，保持通量守恒）
else if( j < LAP ) then ! 靠近左边界
Scheme=MP%Bound_Scheme ! 边界格式
endif
endif
if(B%BcJ(i,k,2)==1) then
if(j .eq. ny1) then
Scheme=Scheme_CD2 ! 第1个界面采用2阶中心格式 （利用虚网格，保持通量守恒）
else if( j > ny1-LAP+1 ) then ! 靠近右边界
Scheme=MP%Bound_Scheme ! 边界格式
endif
endif
if(B%IF_OverLimit == 1) Scheme=Scheme_UD1 ! 物理量超限（如出现负温度）， 该块采用1阶迎风
s1x=B%nj1(i,j,k); s1y=B%nj2(i,j,k) ; s1z= B%nj3(i,j,k) ! 归一化的法方向
t1x=B%x(i+1,j,k+1)-B%x(i,j,k); t1y=B%y(i+1,j,k+1)-B%y(i,j,k) ; t1z=B%z(i+1,j,k+1)-B%z(i,j,k) ! 对角线1
t10=1.d0/(sqrt(t1x*t1x+t1y*t1y+t1z*t1z))
s2x=t1x*t10; s2y=t1y*t10; s2z=t1z*t10 ! 归一化的切方向1 （对角线1）
s3x=s1y*s2z-s1z*s2y; s3y=s1z*s2x-s1x*s2z ; s3z= s1x*s2y-s1y*s2x ! 切方向2 （法方向叉乘切方向1: s1*s2）
!--------------------------------------------------------------------------------------------
! 内点，采用2,3阶格式重构 (I,J-1/2,K) 点的值；
if(Reconstruction .eq. Reconst_Original) then
! 使用原始变量重构 U0(:,:) 存储的是4个点上的密度、速度、压力
U0(:,1)=d(i,j-LAP:j+LAP-1,k)
U0(:,2)=uu(i,j-LAP:j+LAP-1,k)
U0(:,3)=v(i,j-LAP:j+LAP-1,k)
U0(:,4)=w(i,j-LAP:j+LAP-1,k)
U0(:,5)=p(i,j-LAP:j+LAP-1,k)
call Reconstuction_original(U0,UL,UR,gamma,Scheme) ! 数值格式
else if (Reconstruction .eq. Reconst_Conservative) then
! 使用守恒变量重构 U0(:,:) 存储的是4个点上的守恒变量（质量密度、动量密度和能量密度）
do m=1,5
U0(:,m)=B%U(m,i,j-LAP:j+LAP-1,k)
enddo
call Reconstuction_conservative(U0,UL,UR,gamma,Scheme)
else
! 采用特征变量重构
do m=1,5
U0(:,m)=B%U(m,i,j-LAP:j+LAP-1,k)
enddo
call Reconstuction_Characteristic(U0,UL,UR,gamma,Scheme)
endif
!-------重构结束，得到(I,J-1/2,K)点上的左、右值UL,UR （原始变量：密度、速度、压力）------------
!----检查 UL, UR 中的密度、压力是否为负 -------------------------
! 如果为负，则使用1阶迎风
if(IF_Scheme_Positivity == 1) then
if(UL(1) .le. Lim_Zero .or. UL(5) .le. Lim_Zero) then ! Lim_Zero=1.d-20
UL(1)=d(i,j-1,k) ! 1阶迎风
UL(2)=uu(i,j-1,k)
UL(3)=v(i,j-1,k)
UL(4)=w(i,j-1,k)
UL(5)=p(i,j-1,k)
endif
if(UR(1) .le. Lim_Zero .or. UR(5) .le. Lim_Zero) then
UR(1)=d(i,j,k) ! 1阶迎风
UR(2)=uu(i,j,k)
UR(3)=v(i,j,k)
UR(4)=w(i,j,k)
UR(5)=p(i,j,k)
endif
endif
!-----将UL,UR进行坐标旋转变换，得到坐标系(s1,s2,s3) (法方向，切方向1，切方向2) 中的守恒变量QL,QR
! 左值
QL(1)=UL(1) ! 密度（标量，坐标旋转保持不变）
QL(2)=UL(2)*s1x+UL(3)*s1y+UL(4)*s1z ! 法方向的速度分量 （投影到法方向）
QL(3)=UL(2)*s2x+UL(3)*s2y+UL(4)*s2z ! 切方向1的速度分量
QL(4)=UL(2)*s3x+UL(3)*s3y+UL(4)*s3z ! 切方向2的速度分量
QL(5)=UL(5) ! 压力（标量）
! 右值 （各变量含义同上）
QR(1)=UR(1)
QR(2)=UR(2)*s1x+UR(3)*s1y+UR(4)*s1z
QR(3)=UR(2)*s2x+UR(3)*s2y+UR(4)*s2z
QR(4)=UR(2)*s3x+UR(3)*s3y+UR(4)*s3z
QR(5)=UR(5)
!---------通量分裂 (FVS或FDS), 根据左、右值计算穿过界面的通量(扩展1维问题）-------------
if(IFlux .eq. Flux_Steger_Warming ) then
call Flux_steger_warming_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! Steger-Warming FVS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Roe ) then
call Flux_Roe_1D(QL,QR,Flux0,gamma) ! Roe FDS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Van_Leer ) then
call Flux_Van_Leer_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! Van Leer FVS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Ausm ) then
call Flux_Ausmpw_1Da(QL,QR,Flux0,gamma)
else
call Flux_HLL_HLLC_1D(QL,QR,Flux0,gamma,IFlux) !HLL/HLLC FDS方法（近似Riemann解）
endif
! ---将(s1,s2,s3)坐标系下的通量Flux0 进行变换，得到(x,y,z)坐标系下的通量； 标量保持不变，向量进行投影
Flux(1,i,j,k)=-Flux0(1)*B%Sj(i,j,k) ! 质量通量 （标量，不随坐标旋转而变化）
Flux(2,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1x+Flux0(3)*s2x+Flux0(4)*s3x)*B%Sj(i,j,k) ! x方向的动量通量 （投影到x方向）
Flux(3,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1y+Flux0(3)*s2y+Flux0(4)*s3y)*B%Sj(i,j,k) ! y方向的动量通量
Flux(4,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1z+Flux0(3)*s2z+Flux0(4)*s3z)*B%Sj(i,j,k) ! z方向的动量通量
Flux(5,i,j,k)=-Flux0(5)*B%Sj(i,j,k) ! 能量通量 （标量）
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!----------------Residual -------------------------------
!$OMP DO
do k=1,nz1-1
do j=1,ny1-1
do i=1,nx1-1
do m=1,5
B%Res(m,i,j,k)=B%Res(m,i,j,k)+Flux(m,i,j+1,k)-Flux(m,i,j,k)
enddo
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!$OMP END PARALLEL
end subroutine flux_inviscous_j
!--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
!--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
! 穿过k方向界面((I,J,K-1/2)点所在界面)的无粘通量
subroutine flux_inviscous_k(nMesh,mBlock)
Use Global_Var
Use Flow_Var
implicit none
real(PRE_EC),dimension(5):: UL,UR,QL,QR,Flux0
real(PRE_EC):: U0(1-LAP:LAP,5)
integer:: mBlock,i,j,k,m,nx1,ny1,nz1,ksub,nMesh
integer:: Scheme,IFlux,Reconstruction
real(PRE_EC):: s1x,s1y,s1z,s2x,s2y,s2z,s3x,s3y,s3z,s0,t10,t1x,t1y,t1z ! 法方向(s1)及切方向(s2,s3)
real(PRE_EC):: d0,uu0,v0,w0,p0,E0,un
Type (Block_TYPE),pointer:: B
TYPE (Mesh_TYPE),pointer:: MP
Type (BC_MSG_TYPE),pointer:: Bc
MP=> Mesh(nMesh)
B => MP%Block(mBlock)
Scheme=MP%Iflag_Scheme ! 数值格式 （不同网格上采用不同格式）
IFlux=MP%Iflag_Flux ! 通量技术
Reconstruction=MP%IFlag_Reconstruction ! 重构方式
nx1=B%nx ; ny1=B%ny ; nz1=B%nz
Flux=0.d0 ! 初始化
!$OMP PARALLEL DEFAULT(FIRSTPRIVATE) SHARED(MP,B,IFlux,Reconstruction,nx1,ny1,nz1,gamma,Flux,d,uu,v,w,p)
!$OMP DO
do k=1,nz1
do j=1,ny1-1
do i=1,nx1-1
! 设定边界格式 (区分内点格式及边界点格式)
Scheme=MP%Iflag_Scheme
if(B%BcK(i,j,1)==1) then ! 是否为物理边界
if(k .eq. 1) then
Scheme=Scheme_CD2 ! 第1个界面采用2阶中心格式 （利用虚网格，保持通量守恒）
else if( k < LAP ) then ! 靠近左边界
Scheme=MP%Bound_Scheme ! 边界格式
endif
endif
if(B%BcK(i,j,2)==1) then
if(k .eq. nz1) then
Scheme=Scheme_CD2 ! 第1个界面采用2阶中心格式 （利用虚网格，保持通量守恒）
else if( k > nz1-LAP+1 ) then ! 靠近右边界
Scheme=MP%Bound_Scheme ! 边界格式
endif
endif
if(B%IF_OverLimit == 1) Scheme=Scheme_UD1 ! 物理量超限（如出现负温度）， 该块采用1阶迎风
s1x=B%nk1(i,j,k); s1y=B%nk2(i,j,k) ; s1z= B%nk3(i,j,k) ! 归一化的法方向
t1x=B%x(i+1,j+1,k)-B%x(i,j,k); t1y=B%y(i+1,j+1,k)-B%y(i,j,k) ; t1z=B%z(i+1,j+1,k)-B%z(i,j,k) ! 对角线1
t10=1.d0/(sqrt(t1x*t1x+t1y*t1y+t1z*t1z))
s2x=t1x*t10; s2y=t1y*t10; s2z=t1z*t10 ! 归一化的切方向1 （对角线1）
s3x=s1y*s2z-s1z*s2y; s3y=s1z*s2x-s1x*s2z ; s3z= s1x*s2y-s1y*s2x ! 切方向2 （法方向叉乘切方向1: s1*s2）
!--------------------------------------------------------------------------------------------
! 内点，采用2,3阶格式重构 (I,J-1/2,K) 点的值；
if(Reconstruction .eq. Reconst_Original) then
! 使用原始变量重构 U0(:,:) 存储的是4个点上的密度、速度、压力
U0(:,1)=d(i,j,k-LAP:k+LAP-1)
U0(:,2)=uu(i,j,k-LAP:k+LAP-1)
U0(:,3)=v(i,j,k-LAP:k+LAP-1)
U0(:,4)=w(i,j,k-LAP:k+LAP-1)
U0(:,5)=p(i,j,k-LAP:k+LAP-1)
call Reconstuction_original(U0,UL,UR,gamma,Scheme) ! 数值格式
else if (Reconstruction .eq. Reconst_Conservative) then
! 使用守恒变量重构 U0(:,:) 存储的是4个点上的守恒变量（质量密度、动量密度和能量密度）
do m=1,5
U0(:,m)=B%U(m,i,j,k-LAP:k+LAP-1)
enddo
call Reconstuction_conservative(U0,UL,UR,gamma,Scheme)
else
! 采用特征变量重构
do m=1,5
U0(:,m)=B%U(m,i,j,k-LAP:k+LAP-1)
enddo
call Reconstuction_Characteristic(U0,UL,UR,gamma,Scheme)
endif
!-------重构结束，得到(I,J-1/2,K)点上的左、右值UL,UR （原始变量：密度、速度、压力）------------
!----检查 UL, UR 中的密度、压力是否为负 -------------------------
! 如果为负，则使用1阶迎风
if(IF_Scheme_Positivity == 1) then
if(UL(1) .le. Lim_Zero .or. UL(5) .le. Lim_Zero) then ! Lim_Zero=1.d-20
UL(1)=d(i,j,k-1) ! 1阶迎风
UL(2)=uu(i,j,k-1)
UL(3)=v(i,j,k-1)
UL(4)=w(i,j,k-1)
UL(5)=p(i,j,k-1)
endif
if(UR(1) .le. Lim_Zero .or. UR(5) .le. Lim_Zero) then
UR(1)=d(i,j,k) ! 1阶迎风
UR(2)=uu(i,j,k)
UR(3)=v(i,j,k)
UR(4)=w(i,j,k)
UR(5)=p(i,j,k)
endif
endif
!-----将UL,UR进行坐标旋转变换，得到坐标系(s1,s2,s3) (法方向，切方向1，切方向2) 中的守恒变量QL,QR
! 左值
QL(1)=UL(1) ! 密度（标量，坐标旋转保持不变）
QL(2)=UL(2)*s1x+UL(3)*s1y+UL(4)*s1z ! 法方向的速度分量 （投影到法方向）
QL(3)=UL(2)*s2x+UL(3)*s2y+UL(4)*s2z ! 切方向1的速度分量
QL(4)=UL(2)*s3x+UL(3)*s3y+UL(4)*s3z ! 切方向2的速度分量
QL(5)=UL(5) ! 压力（标量）
! 右值 （各变量含义同上）
QR(1)=UR(1)
QR(2)=UR(2)*s1x+UR(3)*s1y+UR(4)*s1z
QR(3)=UR(2)*s2x+UR(3)*s2y+UR(4)*s2z
QR(4)=UR(2)*s3x+UR(3)*s3y+UR(4)*s3z
QR(5)=UR(5)
!---------通量分裂 (FVS或FDS), 根据左、右值计算穿过界面的通量(扩展1维问题）-------------
if(IFlux .eq. Flux_Steger_Warming ) then
call Flux_steger_warming_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! Steger-Warming FVS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Roe ) then
call Flux_Roe_1D(QL,QR,Flux0,gamma) ! Roe FDS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Van_Leer ) then
call Flux_Van_Leer_1Da(QL,QR,Flux0,gamma) ! Van Leer FVS方法
else if(IFlux .eq. Flux_Ausm ) then
call Flux_Ausmpw_1Da(QL,QR,Flux0,gamma)
else
call Flux_HLL_HLLC_1D(QL,QR,Flux0,gamma,IFlux) !HLL/HLLC FDS方法（近似Riemann解）
endif
! ---将(s1,s2,s3)坐标系下的通量Flux0 进行变换，得到(x,y,z)坐标系下的通量； 标量保持不变，向量进行投影
Flux(1,i,j,k)=-Flux0(1)*B%Sk(i,j,k) ! 质量通量 （标量，不随坐标旋转而变化）
Flux(2,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1x+Flux0(3)*s2x+Flux0(4)*s3x)*B%Sk(i,j,k) ! x方向的动量通量 （投影到x方向）
Flux(3,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1y+Flux0(3)*s2y+Flux0(4)*s3y)*B%Sk(i,j,k) ! y方向的动量通量
Flux(4,i,j,k)=-(Flux0(2)*s1z+Flux0(3)*s2z+Flux0(4)*s3z)*B%Sk(i,j,k) ! z方向的动量通量
Flux(5,i,j,k)=-Flux0(5)*B%Sk(i,j,k) ! 能量通量 （标量）
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!---------------------------------------------------------------
! 边界处理
!$OMP DO
do ksub=1,B%subface
Bc=> B%bc_msg(ksub)
if(Bc%bc .gt. 0 .and. (Bc%face .eq. 3 .or. Bc%face .eq. 6)) then ! 非内边界，且为k-或k+边界
k=Bc%kb
do j= Bc%jb, Bc%je-1
do i= Bc%ib, Bc%ie-1
d0=(d(i,j,k)+d(i,j,k-1))*0.5d0
uu0=(uu(i,j,k)+uu(i,j,k-1))*0.5d0
v0=(v(i,j,k)+v(i,j,k-1))*0.5d0
w0=(w(i,j,k)+w(i,j,k-1))*0.5d0
p0=(p(i,j,k)+p(i,j,k-1))*0.5d0
E0=p0/(gamma-1.d0)+d0*(uu0*uu0+v0*v0+w0*w0)*0.5d0
un=uu0*B%nk1(i,j,k)+v0*B%nk2(i,j,k)+w0*B%nk3(i,j,k) ! 法向速度
Flux(1,i,j,k)=-d0*un*B%Sk(i,j,k)
Flux(2,i,j,k)=-(d0*un*uu0+p0*B%nk1(i,j,k))*B%Sk(i,j,k)
Flux(3,i,j,k)=-(d0*un*v0+p0*B%nk2(i,j,k))*B%Sk(i,j,k)
Flux(4,i,j,k)=-(d0*un*w0+p0*B%nk3(i,j,k))*B%Sk(i,j,k)
Flux(5,i,j,k)=-(E0+p0)*un*B%Sk(i,j,k)
enddo
enddo
endif
enddo
!$OMP END DO
!----------------Residual -------------------------------
!$OMP DO
do k=1,nz1-1
do j=1,ny1-1
do i=1,nx1-1
do m=1,5
B%Res(m,i,j,k)=B%Res(m,i,j,k)+Flux(m,i,j,k+1)-Flux(m,i,j,k)
enddo
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!$OMP END PARALLEL
end subroutine flux_inviscous_k
!----------------粘性通量----------------------------------------------------------------------------------------------
!--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
!-----------i-方向的粘性通量-----------------------------------------------------------------
! 为了保证稳定性，避免使用计算域角部的网格点（如 (0,0,k), (0,j,0) 等网格点处的值）
subroutine flux_viscous_i(nMesh,mBlock)
Use Global_Var
Use Flow_Var
implicit none
integer:: mBlock,i,j,k,m,nx,ny,nz,nMesh
real(PRE_EC):: ix,iy,iz,jx,jy,jz,kx,ky,kz,s1x,s1y,s1z,ui,vi,wi,Ti,uj,vj,wj,Tj,uk,vk,wk,Tk
real(PRE_EC):: ux,uy,uz,vx,vy,vz,wx,wy,wz,Tx,Ty,Tz
real(PRE_EC):: s11,s12,s13,s22,s23,s33,u1,v1,w1,E1,E2,E3
real(PRE_EC):: mu0,k0
real(PRE_EC):: tmp1,tmp2
real(PRE_EC):: ui1,ui2,uj1,uj2,uk1,uk2,vi1,vi2,vj1,vj2,vk1,vk2, &
wi1,wi2,wj1,wj2,wk1,wk2,Ti1,Ti2,Tj1,Tj2,Tk1,Tk2
Type (Block_TYPE),pointer:: B
TYPE (Mesh_TYPE),pointer:: MP
MP=> Mesh(nMesh)
B => MP%Block(mBlock)
nx=B%nx; ny=B%ny; nz=B%nz
tmp1=4.d0/3.d0; tmp2=2.d0/3.d0
! revised 2017-7-11
if(B%IF_OverLimit == 1 ) then ! 物理量超限， 采用1阶迎风计算无粘性， 不计算粘性项
!$OMP PARALLEL DO
do k=1,nz-1
do j=1,ny-1
B%Surf1(j,k,1)=0.d0
B%Surf1(j,k,2)=0.d0
B%Surf1(j,k,3)=0.d0
B%Surf4(j,k,1)=0.d0
B%Surf4(j,k,2)=0.d0
B%Surf4(j,k,3)=0.d0
enddo
enddo
!$OMP END PARALLEL DO
return ! 跳过粘性项计算
endif
!$OMP PARALLEL DEFAULT(FIRSTPRIVATE) SHARED(MP,B,nx,ny,nz,tmp1,tmp2,Cp,PrL,PrT,uu,v,w,T,flux)
!$OMP DO
do k=1,nz-1
do j=1,ny-1
do i=1,nx
s1x=B%ni1(i,j,k); s1y=B%ni2(i,j,k) ; s1z= B%ni3(i,j,k) ! 归一化的法方向
! 物理量对于计算坐标（下标）的导数; (I-1/2,J,K)点
! 注意，物理量存储在网格中心，与坐标（存储在网格节点）有区别
! 导数均采用二阶中心差分计算，并利用周围网格点导数的平均
! e.g. uj(I-1/2,J,K)=0.5*(uj(I,J,K)+uj(I-1,J,K)); uj(I,J,K)=(uu(I,J+1,k)-uu(I,J-1,K))*0.5
ui=uu(i,j,k)-uu(i-1,j,k) ! du/di (I-1/2,J,K)= u(I,J,K)-u(I-1,J,K)
vi=v(i,j,k)-v(i-1,j,k)
wi=w(i,j,k)-w(i-1,j,k)
Ti=T(i,j,k)-T(i-1,j,k)
! 为了保证稳定性，避免使用计算域角部的网格点（如 (0,0,k), (0,j,0) 等网格点处的值）
if( (i==1 .or. i==B%nx) .and. (j==1 .or. j==B%ny-1) ) then
uj1=0.d0; vj1=0.d0; wj1=0.d0; Tj1=0.d0
uj2=0.d0; vj2=0.d0; wj2=0.d0; Tj2=0.d0
else
uj1=0.5d0*(uu(i,j-1,k)+uu(i-1,j-1,k))
vj1=0.5d0*(v(i,j-1,k)+v(i-1,j-1,k))
wj1=0.5d0*(w(i,j-1,k)+w(i-1,j-1,k))
Tj1=0.5d0*(T(i,j-1,k)+T(i-1,j-1,k))
uj2=0.5d0*(uu(i,j+1,k)+uu(i-1,j+1,k))
vj2=0.5d0*(v(i,j+1,k)+v(i-1,j+1,k))
wj2=0.5d0*(w(i,j+1,k)+w(i-1,j+1,k))
Tj2=0.5d0*(T(i,j+1,k)+T(i-1,j+1,k))
endif
if( (i==1 .or. i==B%nx) .and. (k==1 .or. k==B%nz-1) ) then
uk1=0.d0; vk1=0.d0; wk1=0.d0; Tk1=0.d0
uk2=0.d0; vk2=0.d0; wk2=0.d0; Tk2=0.d0
else
uk1=0.5d0*(uu(i,j,k-1)+uu(i-1,j,k-1))
vk1=0.5d0*(v(i,j,k-1)+v(i-1,j,k-1))
wk1=0.5d0*(w(i,j,k-1)+w(i-1,j,k-1))
Tk1=0.5d0*(T(i,j,k-1)+T(i-1,j,k-1))
uk2=0.5d0*(uu(i,j,k+1)+uu(i-1,j,k+1))
vk2=0.5d0*(v(i,j,k+1)+v(i-1,j,k+1))
wk2=0.5d0*(w(i,j,k+1)+w(i-1,j,k+1))
Tk2=0.5d0*(T(i,j,k+1)+T(i-1,j,k+1))
endif
uj=0.5d0*(uj2-uj1)
vj=0.5d0*(vj2-vj1)
wj=0.5d0*(wj2-wj1)
Tj=0.5d0*(Tj2-Tj1)
uk=0.5d0*(uk2-uk1)
vk=0.5d0*(vk2-vk1)
wk=0.5d0*(wk2-wk1)
Tk=0.5d0*(Tk2-Tk1)
ix=B%ix1(i,j,k); iy=B%iy1(i,j,k); iz=B%iz1(i,j,k)
jx=B%jx1(i,j,k); jy=B%jy1(i,j,k); jz=B%jz1(i,j,k)
kx=B%kx1(i,j,k); ky=B%ky1(i,j,k); kz=B%kz1(i,j,k)
!----对物理坐标的偏导数----------------------------------------------
ux=ui*ix+uj*jx+uk*kx
vx=vi*ix+vj*jx+vk*kx
wx=wi*ix+wj*jx+wk*kx
Tx=Ti*ix+Tj*jx+Tk*kx
uy=ui*iy+uj*jy+uk*ky
vy=vi*iy+vj*jy+vk*ky
wy=wi*iy+wj*jy+wk*ky
Ty=Ti*iy+Tj*jy+Tk*ky
uz=ui*iz+uj*jz+uk*kz
vz=vi*iz+vj*jz+vk*kz
wz=wi*iz+wj*jz+wk*kz
Tz=Ti*iz+Tj*jz+Tk*kz
!---粘性应力----------------------------------------------------------
! (I-1/2,J,k)点, 即 (i,j+1/2,k+1/2)点 处的粘性系数
mu0=0.5d0*(B%mu(i,j,k)+B%mu_t(i,j,k) + B%mu(i-1,j,k)+B%mu_t(i-1,j,k))
k0=0.5d0*Cp*(B%mu(i,j,k)/PrL + B%mu_t(i,j,k)/PrT + B%mu(i-1,j,k)/PrL +B%mu_t(i-1,j,k)/PrT) ! (I-1/2,J,K) 点的热传导系数
!-----------------------------------------------------------
s11=mu0*(tmp1*ux-tmp2*(vy+wz)) ! tmp1=4.d0/3.d0; tmp2=2.d0/3.d0
s12=mu0*(uy+vx)
s13=mu0*(uz+wx)
s22=mu0*(tmp1*vy-tmp2*(ux+wz))
s23=mu0*(vz+wy)
s33=mu0*(tmp1*wz-tmp2*(ux+vy))
!---(I-1/2,J,K)点上的速度--------------------------------------------
u1=(uu(i,j,k)+uu(i-1,j,k))*0.5d0
v1=(v(i,j,k)+v(i-1,j,k))*0.5d0
w1=(w(i,j,k)+w(i-1,j,k))*0.5d0
!--能量的粘性通量-------------------------------
E1=u1*s11+v1*s12+w1*s13+k0*Tx
E2=u1*s12+v1*s22+w1*s23+k0*Ty
E3=u1*s13+v1*s23+w1*s33+k0*Tz
!-------通量=无粘通量+粘性通量---------------------------------------
! 粘性通量=Fv.n=Fv1*s1x+Fv2*s1y+Fv3*s1z---------------
Flux(2,i,j,k)= (s11*s1x+s12*s1y+s13*s1z)* B%Si(i,j,k)
Flux(3,i,j,k)= (s12*s1x+s22*s1y+s23*s1z)* B%Si(i,j,k)
Flux(4,i,j,k)= (s13*s1x+s23*s1y+s33*s1z)* B%Si(i,j,k)
Flux(5,i,j,k)= (E1*s1x+E2*s1y+E3*s1z)* B%Si(i,j,k)
!----------------------------------------------------------
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!---------------------------------------------------------
!$OMP DO
do k=1,nz-1
do j=1,ny-1
do i=1,nx-1
do m=2,5
B%Res(m,i,j,k)=B%Res(m,i,j,k)+Flux(m,i+1,j,k)-Flux(m,i,j,k)
enddo
enddo
enddo
enddo
!$OMP END DO
!---记录边界处的粘性力-------------------------------------
!$OMP DO
do k=1,nz-1
do j=1,ny-1
B%Surf1(j,k,1)=Flux(2,1,j,k)
B%Surf1(j,k,2)=Flux(3,1,j,k)
B%Surf1(j,k,3)=Flux(4,1,j,k)
B%Surf4(j,k,1)=Flux(2,nx,j,k)
B%Surf4(j,k,2)=Flux(3,nx,j,k)
B%Surf4(j,k,3)=Flux(4,nx,j,k)
enddo
enddo
!$OMP END DO
!$OMP END PARALLEL
end subroutine flux_viscous_i
!----------------------------------------------------------------------------------------------------
!----------------------------------------------------------------------------------------------------
! j方向的粘性通量
subroutine flux_viscous_j(nMesh,mBlock)
Use Global_Var
Use Flow_Var
implicit none
integer:: mBlock,i,j,k,m,nx,ny,nz,nMesh
real(PRE_EC):: s1x,s1y,s1z
real(PRE_EC):: ix,iy,iz,jx,jy,jz,kx,ky,kz,ui,vi,wi,Ti,uj,vj,wj,Tj,uk,vk,wk,Tk
real(PRE_EC):: ux,uy,uz,vx,vy,vz,wx,wy,wz,Tx,Ty,Tz
real(PRE_EC):: s11,s12,s13,s22,s23,s33,u1,v1,w1,E1,E2,E3
real(PRE_EC):: mu0,k0
real(PRE_EC):: tmp1,tmp2
Type (Block_TYPE),pointer:: B
TYPE (Mesh_TYPE),pointer:: MP
real(PRE_EC):: ui1,ui2,uj1,uj2,uk1,uk2,vi1,vi2,vj1,vj2,vk1,vk2, &
wi1,wi2,wj1,wj2,wk1,wk2,Ti1,Ti2,Tj1,Tj2,Tk1,Tk2
MP=> Mesh(nMesh)
B => MP%Block(mBlock)
nx=B%nx; ny=B%ny; nz=B%nz
tmp1=4.d0/3.d0; tmp2=2.d0/3.d0
if(B%IF_OverLimit == 1 ) then ! 物理量超限， 采用1阶迎风计算无粘性， 不计算粘性项
!$OMP Parallel DO
do k=1,nz-1
do i=1,nx-1
B%Surf2(i,k,1)=0.d0
B%Surf2(i,k,2)=0.d0
B%Surf2(i,k,3)=0.d0
B%Surf5(i,k,1)=0.d0
B%Surf5(i,k,2)=0.d0
B%Surf5(i,k,3)=0.d0
enddo
enddo
!$OMP END Parallel DO
return
endif
!$OMP PARALLEL DEFAULT(FIRSTPRIVATE) SHARED(MP,B,nx,ny,nz,tmp1,tmp2,Cp,PrL,PrT,uu,v,w,T,flux)
!$OMP DO
do k=1,nz-1
do j=1,ny
do i=1,nx-1
s1x=B%nj1(i,j,k); s1y=B%nj2(i,j,k) ; s1z= B%nj3(i,j,k) ! 归一化的法方向
! 物理量对于计算坐标（下标）的导数; (I,J-1/2,K)点
uj=uu(i,j,k)-uu(i,j-1,k)
vj=v(i,j,k)-v(i,j-1,k)
wj=w(i,j,k)-w(i,j-1,k)
Tj=T(i,j,k)-T(i,j-1,k)
if( (j==1 .or. j==B%ny) .and. (i==1 .or. i==B%nx-1) ) then
ui1=0.d0; vi1=0.d0; wi1=0.d0; Ti1=0.d0
ui2=0.d0; vi2=0.d0; wi2=0.d0; Ti2=0.d0
else
ui1=0.5d0*(uu(i-1,j,k)+uu(i-1,j-1,k))
vi1=0.5d0*(v(i-1,j,k)+v(i-1,j-1,k))
wi1=0.5d0*(w(i-1,j,k)+w(i-1,j-1,k))
Ti1=0.5d0*(T(i-1,j,k)+T(i-1,j-1,k))
ui2=0.5d0*(uu(i+1,j,k)+uu(i+1,j-1,k))
vi2=0.5d0*(v(i+1,j,k)+v(i+1,j-1,k))
wi2=0.5d0*(w(i+1,j,k)+w(i+1,j-1,k))
Ti2=0.5d0*(T(i+1,j,k)+T(i+1,j-1,k))
endif
if( (j==1 .or. j==B%ny) .and. (k==1 .or. k==B%nz-1) ) then
uk1=0.d0; vk1=0.d0; wk1=0.d0; Tk1=0.d0
uk2=0.d0; vk2=0.d0; wk2=0.d0; Tk2=0.d0
else
uk1=0.5d0*(uu(i,j,k-1)+uu(i,j-1,k-1))
vk1=0.5d0*(v(i,j,k-1)+v(i,j-1,k-1))
wk1=0.5d0*(w(i,j,k-1)+w(i,j-1,k-1))
Tk1=0.5d0*(T(i,j,k-1)+T(i,j-1,k-1))
uk2=0.5d0*(uu(i,j,k+1)+uu(i,j-1,k+1))
vk2=0.5d0*(v(i,j,k+1)+v(i,j-1,k+1))
wk2=0.5d0*(w(i,j,k+1)+w(i,j-1,k+1))
Tk2=0.5d0*(T(i,j,k+1)+T(i,j-1,k+1))
endif
ui=0.5d0*(ui2-ui1)
vi=0.5d0*(vi2-vi1)
wi=0.5d0*(wi2-wi1)
Ti=0.5d0*(Ti2-Ti1)
uk=0.5d0*(uk2-uk1)
vk=0.5d0*(vk2-vk1)
wk=0.5d0*(wk2-wk1)
Tk=0.5d0*(Tk2-Tk1)
ix=B%ix2(i,j,k); iy=B%iy2(i,j,k); iz=B%iz2(i,j,k)
jx=B%jx2(i,j,k); jy=B%jy2(i,j,k); jz=B%jz2(i,j,k)
kx=B%kx2(i,j,k); ky=B%ky2(i,j,k); kz=B%kz2(i,j,k)
!----对物理坐标的偏导数----------------------------------------------
ux=ui*ix+uj*jx+uk*kx
vx=vi*ix+vj*jx+vk*kx
wx=wi*ix+wj*jx+wk*kx
Tx=Ti*ix+Tj*jx+Tk*kx
uy=ui*iy+uj*jy+uk*ky
vy=vi*iy+vj*jy+vk*ky
wy=wi*iy+wj*jy+wk*ky