interFoam 或 interDyMFoam 如何调用 sixDoFRigidBodyMotion 类？

pcwang

各位老师朋友们大家好，我的课题是关于漂浮式平台，目前需要将系泊线的外力和力矩耦合到浮体上，将浮体的位移和速度传递给系泊线作为边界条件，从而进行双向耦合。想请教一下各位在 interFoam 或旧版本中的 interDyMFoam 中是如何调用 sixDoFRigidBodyMotion 的？

bestucan

https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-programming-development/155119-how-access-solid-body-motion-state-custom-interdymfoam-c.html

https://precice.discourse.group/t/problems-with-building-an-adapter-between-sixdofmotion-solver-and-calculix/536/2

https://develop.openfoam.com/Development/openfoam/-/issues/2182

pcwang

@bestucan 感谢您的回复。

这几天我在知网找到了一篇硕士论文，其中在第二章第2.3节有对sixDoFRigidBodyMotion类的调用的介绍，以下是硕士论文的网址：
WEC-防波堤集成系统能量捕获效率与消波性能研究

[1]毛艳军. WEC-防波堤集成系统能量捕获效率与消波性能研究[D].大连理工大学,2019.DOI:10.26991/d.cnki.gdllu.2019.001609.

我目前遇到的另一个困难是，我想把浮体的位移和速度通过sixDoFRigidBodyMotion下的restraint类传递给系泊线。希望通过一个新的约束模型，调用浮体的位移和速度矢量，作为系泊计算的边界条件。但是目前还没有找到相应的变量或者代码，不知道@bestucan 老师您有什么高见？

bestucan

@pcwang

https://www.openfoam.com/documentation/guides/v2112/api/classFoam_1_1sixDoFRigidBodyMotionRestraint.html

这几个是并列关系，都是单独的类：
Screenshot from 2022-05-09 16-51-13.png

但会互相影响、调用，比如调用了solver，更新过的其他类才有意义什么的。

这个类 sixDoFRigidBodyMotionRestraint 的 Public Member Functions 里没有返回速度的函数。
这个类 sixDoFRigidBodyMotion 的 Public Member Functions 里有 vector & v () 和 const vector & v () const。

从这里取速度，但是怎么把速度给系泊什么的，我第一次听这个词，不是很了解

pcwang

@bestucan
非常感谢您的回复，对我的启发很大。

之前提到的硕士论文中的流程图如下：

sixDoFRigidBodyMotion模块代码实现流程.png

我之前一直在研究interDyMFoam.C对sixDoFRigidBodyMotion类的调用流程，以及sixDoFSolver下的Newmark.C的源码结构，所以忽略了对于速度v这个变量定义的位置。我去看了一下sixDoFSolver和sixDoFRigidBodyMotion这两个类的头文件。

六自由度运动求解器sixDoFSolver在sixDoFSolver.H62行处，声明了一个sixDoFRigidBodyMotion的类：

sixDoFRigidBodyMotion& body_;

而在sixDoFRigidBodyMotion类的头文件sixDoFRigidBodyMotion.H中，在第79到83行，有如下声明：

//- Motion state data object
sixDoFRigidBodyMotionState motionState_;
  
//- Motion state data object for previous time-step
sixDoFRigidBodyMotionState motionState0_;

并且对于速度v、加速度a的声明，源码中将其声明为内联函数，在sixDoFRigidBodyMotionI.H中的第143到第152行：

 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::v() const
 {
     return motionState_.v();
 }
  
  
 inline const Foam::vector& Foam::sixDoFRigidBodyMotion::a() const
 {
     return motionState_.a();
 }

所以按照代码的思路和我的理解，应该是将所有的状态量如速度v、加速度a等，保存在sixDoFRigidBodyMotionState这个类中，并且除了当前时间步的运动状态，前一时间步的运动状态也能够访问。

关于取速度的问题，我认为是可行的。在查阅源码时，见到了sixDoFRigidBodyMotionRestraint的子类linearDamper::restrain()调用了sixDoFRigidBodyMotion的v()。

sixDoFRigidBodyMotion_v().png

代码在linearDamper.C的第73到89行，如下

 void Foam::sixDoFRigidBodyMotionRestraints::linearDamper::restrain
 (
     const sixDoFRigidBodyMotion& motion,
     vector& restraintPosition,
     vector& restraintForce,
     vector& restraintMoment
 ) const
 {
     restraintForce = -coeff_*motion.v();
     restraintMoment = Zero;
  
     if (motion.report())
     {
         Info<< " force " << restraintForce
             << endl;
     }
 }

不难理解，阻尼与速度成正比，所以需要得到六自由度浮体的速度v，即公式中的motion.v()。而调用restrain函数需要把sixDoFRigidBodyMotion& motion传入，因此实现了对速度的调用。

除此之外，类似的像是 sphericalAngularDamper、sphericalAngularSpring、linearAxialAngularSpring、tabulatedAxialAngularSpring这些约束模型，实现了对角速度omega()的调用，如下图所示

sixDoFRigidBodyMotion_omega().png

以上是我的一些拙见，有错误的地方还请多多指点。

HITSC30

@pcwang 楼主思路十分清晰，祝顺利毕业

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interFoam 或 interDyMFoam 如何调用 sixDoFRigidBodyMotion 类？