Cantera  2.0
Methane.cpp
1 // Methane
2 
3 #include "Methane.h"
4 #include <math.h>
5 #include <iostream>
6 using namespace std;
7 
8 namespace tpx
9 {
10 
11 static const double
12 M = 16.04996,
13 Tmn = 90.68,
14 Tmx = 1700.0,
15 Tc = 190.555,
16 Pc = 4.5988e6,
17 Roc= 160.43,
18 To = 90.68,
19 Tt = 90.68,
20 Pt=11743.5675,
21 R = 5.18253475866e2,
22 Gamma=3.72992471469e-5,
23 alpha = 1.5, //Used with Psat
24 alpha1 = .36, //used with ldens;
25 Rot=451.562,
26 beta=2009.152,
27 u0 = 357696.0858,
28 s0 = -1918.035071;
29 
30 static const double Ameth[] = {
31  -7.25929210183, 4.13766054566e2, -6.32167316855e3,
32  3.34015577724e5, -1.68253379982e7, 1.87884851902e-2, -1.18673201223e1,
33  2.09062618015e3, -4.07532656958e5, -5.73917603241e-5,4.37711441593e-2,
34  -4.38766500673, 1.13524630779e-5, -5.07028240949e-5, 2.28002199522e-2,
35  9.25611329590e-9, 1.33865662546e-10, -1.65439044196e-7, 1.81030980110e-10,
36  5.45753645958e5, -3.63192281933e7, 4.81463473761, 1.56633022620e5,
37  7.89977010972e-5, 1.39993881210e-2, -1.70656092212e-11, -4.55256623445e-5,
38  -2.29314170748e-14,8.31548197665e-12, 6.84673626259e-20,
39  -4.70845544152e-17, 5.21465091383e-16
40 };
41 
42 static const double Dmeth[]=
43 { -1.78860165e-1, 4.83847500e-2, -1.84898700e-2 };
44 
45 static const double Fmeth[]=
46 { 4.77748580, 1.76065363, -5.67888940e-1, 1.32786231 };
47 
48 static const double Gmeth[]=
49 { 1.34740610e3, 1.35512060e2, -2.93910458e1, 2.12774600, 2.44656600e3 };
50 
51 // double rt, rt2, rt3, egrho;
52 
53 double methane::C(int i, double rt, double rt2)
54 {
55  switch (i) {
56  case 0 :
57  return Ameth[0] * T + Ameth[1] * sqrt(T) + Ameth[2] + (Ameth[3] + Ameth[4] * rt) * rt;
58  case 1 :
59  return Ameth[5] * T + Ameth[6] + rt * (Ameth[7] + Ameth[8] * rt);
60  case 2 :
61  return Ameth[9] * T + Ameth[10] + Ameth[11] * rt;
62  case 3 :
63  return Ameth[12];
64  case 4 :
65  return rt*(Ameth[13] + Ameth[14]*rt);
66  case 5 :
67  return Ameth[15]*rt;
68  case 6 :
69  return rt*(Ameth[16] + Ameth[17]*rt);
70  case 7 :
71  return Ameth[18]*rt2;
72  case 8 :
73  return rt2*(Ameth[19] + Ameth[20]*rt);
74  case 9 :
75  return rt2*(Ameth[21] + Ameth[22]*rt2);
76  case 10 :
77  return rt2*(Ameth[23] + Ameth[24]*rt);
78  case 11 :
79  return rt2*(Ameth[25] + Ameth[26]*rt2);
80  case 12 :
81  return rt2*(Ameth[27] + Ameth[28]*rt);
82  case 13 :
83  return rt2*(Ameth[29] + Ameth[30]*rt + Ameth[31]*rt2);
84  default :
85  return 0.0;
86  }
87 }
88 
89 double methane::Cprime(int i, double rt, double rt2, double rt3)
90 {
91  switch (i) {
92  case 0 :
93  return Ameth[0] + 0.5*Ameth[1]/sqrt(T) - (Ameth[3] + 2.0*Ameth[4]*rt)*rt2;
94  case 1 :
95  return Ameth[5] - rt2*(Ameth[7] + 2.0*Ameth[8]*rt);
96  case 2 :
97  return Ameth[9] - Ameth[11]*rt2;
98  case 3 :
99  return 0.0;
100  case 4 :
101  return -rt2*(Ameth[13] + 2.0*Ameth[14]*rt);
102  case 5 :
103  return -Ameth[15]*rt2;
104  case 6 :
105  return -rt2*(Ameth[16] + 2.0*Ameth[17]*rt);
106  case 7 :
107  return -2.0*Ameth[18]*rt3;
108  case 8 :
109  return -rt3*(2.0*Ameth[19] + 3.0*Ameth[20]*rt);
110  case 9 :
111  return -rt3*(2.0*Ameth[21] + 4.0*Ameth[22]*rt2);
112  case 10 :
113  return -rt3*(2.0*Ameth[23] + 3.0*Ameth[24]*rt);
114  case 11 :
115  return -rt3*(2.0*Ameth[25] + 4.0*Ameth[26]*rt2);
116  case 12 :
117  return -rt3*(2.0*Ameth[27] + 3.0*Ameth[28]*rt);
118  case 13 :
119  return -rt3*(2.0*Ameth[29] + 3.0*Ameth[30]*rt + 4.0*Ameth[31]*rt2);
120  default :
121  return 0.0;
122  }
123 }
124 
125 double methane::W(int n, double egrho)
126 {
127  return (n == 0 ? (1.0 - egrho)/(2.0*Gamma) :
128  (n*W(n-1, egrho) - 0.5*pow(Rho,2*n)*egrho)/Gamma);
129 }
130 
131 double methane::H(int i, double egrho)
132 {
133  return (i < 8 ? pow(Rho,i+2) : pow(Rho,2*i-13)*egrho);
134 }
135 
136 double methane::I(int i, double egrho)
137 {
138  return (i < 8 ? pow(Rho,i+1)/double(i+1) : W(i-8, egrho));
139 }
140 
141 double methane::up()
142 {
143  double rt = 1.0/T;
144  double rt2 = rt*rt;
145  double rt3 = rt*rt2;
146  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
147  double t3 = pow(T,1.0/3.0);
148 
149  double sum = 0.0;
150  for (int i=0; i<14; i++) {
151  sum += (C(i, rt, rt2) - T*Cprime(i, rt, rt2, rt3))*I(i, egrho);
152  }
153 
154  sum += T*(Gmeth[0] + 0.75*Gmeth[1]*t3 + 0.6*Gmeth[2]*t3*t3 + 0.5*Gmeth[3]*T)
155  + Gmeth[4]*beta/(exp(beta*rt) - 1.0) + u0;
156  return sum + m_energy_offset;
157 }
158 
159 double methane::sp()
160 {
161  double rt = 1.0/T;
162  double rt2 = rt*rt;
163  double rt3 = rt*rt2;
164  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
165  double t3 = pow(T,1.0/3.0);
166  double sum = 0.0;
167  sum = s0 - R*log(Rho);
168  for (int i=0; i<14; i++) {
169  sum -= Cprime(i, rt, rt2, rt3)*I(i, egrho);
170  }
171  sum += Gmeth[0]*log(T) + 3.0*Gmeth[1]*t3 + 1.5*Gmeth[2]*t3*t3 + Gmeth[3]*T
172  + Gmeth[4]*(beta*rt + beta*rt/(exp(beta*rt) - 1.0)
173  - log(exp(beta*rt) - 1.0));
174  return sum + m_entropy_offset;
175 }
176 
177 double methane::Pp()
178 {
179  double rt = 1.0/T;
180  double rt2 = rt*rt;
181  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
182 
183  double P = Rho*R*T;
184  for (int i=0; i<14; i++) {
185  P += C(i, rt, rt2)*H(i, egrho);
186  }
187  return P;
188 }
189 
190 //equation s3
191 double methane::Psat()
192 {
193  double x = (1.0 - Tt/T)/(1.0 - Tt/Tc);
194  double result;
195  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
196  set_Err(TempError);
197  }
198  result = Fmeth[0]*x + Fmeth[1]*x*x + Fmeth[2]*x*x*x +
199  Fmeth[3]*x*pow(1-x, alpha);
200  return exp(result)*Pt;
201 }
202 
203 
204 //equation D3
205 double methane::ldens()
206 {
207  double result;
208  double sum;
209  double w;
210  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
211  set_Err(TempError);
212  }
213  w = (Tc - T)/(Tc - Tt);
214  sum = Dmeth[0]*(1.0 - pow(w, 2.0/3.0)) + Dmeth[1]*(1.0 - pow(w, 4.0/3.0))
215  + Dmeth[2]*(1.0 - pow(w, 2));
216  result = pow(w,alpha1)*exp(sum);
217  result *= (Rot-Roc);
218  result += Roc;
219  return result;
220 }
221 
222 double methane::Tcrit()
223 {
224  return Tc;
225 }
226 double methane::Pcrit()
227 {
228  return Pc;
229 }
230 double methane::Vcrit()
231 {
232  return 1.0/Roc;
233 }
234 double methane::Tmin()
235 {
236  return Tmn;
237 }
238 double methane::Tmax()
239 {
240  return Tmx;
241 }
242 char* methane::name()
243 {
244  return (char*) m_name.c_str();
245 }
246 char* methane::formula()
247 {
248  return (char*) m_formula.c_str();
249 }
250 double methane::MolWt()
251 {
252  return M;
253 }
254 
255 }