Cantera  2.0
Water.cpp
1 // water
2 
3 #include "Water.h"
4 #include <math.h>
5 #include <string.h>
6 
7 namespace tpx
8 {
9 
10 static const double Tmn=273.16;
11 static const double Tmx=1600.0;
12 static const double M=18.016;
13 static const double Tc=647.286;
14 static const double Pc=22.089e6;
15 static const double Roc=317.0;
16 static const double To=273.16;
17 static const double R=461.51;
18 static const double E=4.8E-3;
19 static const double Ta=1000.0;
20 static const double tauc=1.544912;
21 static const double Tp=338.15;
22 static const double aww=0.01;
23 static const double Roa1=634.0;
24 static const double Roaj=1000.0;
25 static const double u0=2375470.875;
26 static const double s0=6697.356635;
27 
28 static const double A[10][7]= {{
29  2.9492937E-2,-5.1985860E-3,
30  6.8335354E-3,-1.5641040E-4,
31  -6.3972405E-3, -3.9661401E-3, -6.9048554E-4
32  },
33  {
34  -1.3213917E-4,7.7779182E-6, -2.6149751E-5,-7.2546108E-7,
35  2.6409282E-5, 1.5453061E-5,2.7407416E-6
36  },
37  {
38  2.7464632E-7,-3.3301902E-8,6.5326396E-8,-9.2734289E-9,
39  -4.7740374E-8,-2.9142470E-8,-5.1028070E-9
40  },
41  {
42  -3.6093828E-10, -1.6254622E-11, -2.6181978E-11, 4.3125840E-12,
43  5.6323130E-11, 2.9568796E-11,3.9636085E-12
44  },
45  {3.4218431E-13, -1.7731074E-13,0,0,0,0,0},
46  {-2.4450042E-16, 1.2748742E-16,0,0,0,0,0},
47  {1.5518535E-19, 1.3746153E-19,0,0,0,0,0},
48  {5.9728487E-24,1.5597836E-22, 0,0,0,0,0},
49  {
50  -4.1030848E-1, 3.3731180E-1, -1.3746678E-1, 6.7874983E-3,
51  1.3687317E-1, 7.984797E-2, 1.3041253E-2
52  },
53  {
54  -4.1605860E-4, -2.0988866E-4,-7.3396848E-4,1.0401717E-5,
55  6.4581880E-4, 3.9917570E-4, 7.1531353E-5
56  }
57 };
58 
59 static const double F[]= {-7.4192420, 2.9721E-1,-1.155286E-1,8.685635E-3,
60  1.0940980E-3, -4.39993E-3, 2.5206580E-3, -5.2186840E-4
61  };
62 
63 static const double D[]= {3.6711257,-2.8512396E1,2.2265240E2,-8.8243852E2,
64  2.0002765E3,-2.6122557E3,1.8297674E3,-5.3350520E2
65  };
66 
67 static const double G[]= {4.6E4,1.011249E3,8.3893E-1,-2.19989E-4,2.466619E-7,
68  -9.704700E-11
69  };
70 
71 static const double taua[] = {1.544912, 2.5, 2.5, 2.5, 2.5, 2.5, 2.5};
72 
73 inline double water::C(int i)
74 {
75  double tau = Ta/T;
76  return (i == 0 ? R*T : R*T*(tau - tauc)*pow(tau - taua[i],i-1));
77 }
78 
79 inline double water::Cprime(int i)
80 {
81  double tau = Ta/T;
82  return (i == 0 ? R : (i == 1 ? -R*tauc :
83  -R*pow(tau - taua[i],i-2)*(tauc*(tau - taua[i])
84  + (i-1)*tau*(tau - tauc))));
85 }
86 
87 inline double water::I(int j)
88 {
89  double factor, sum, rho_aj;
90  rho_aj = (j == 0 ? Roa1 : Roaj);
91  sum = 0.0;
92  factor = Rho - rho_aj;
93  for (int i=7; i>0; i--) {
94  sum += A[i][j];
95  sum *= factor;
96  }
97  sum += A[0][j];
98  sum += (exp(-E*Rho)*(A[8][j] + A[9][j]*Rho));
99  return Rho*sum;
100 }
101 
102 inline double water::H(int j)
103 {
104  double factor, sum, rho_aj;
105  rho_aj = (j == 0 ? Roa1 : Roaj);
106  sum = 0.0;
107  factor = Rho - rho_aj;
108  for (int i=6; i>0; i--) {
109  sum += (A[i][j] + Rho*(i+1)*A[i+1][j]);
110  sum *= factor;
111  }
112  sum += (A[0][j] + Rho*A[1][j]);
113  sum += (exp(-E*Rho)*((1.0 - Rho*E)*A[8][j]
114  + Rho*(2.0 - Rho*E)*A[9][j]));
115  sum += A[7][j]*pow(factor,7);
116  return Rho*Rho*sum;
117 }
118 
119 double water::up()
120 {
121  double sum = 0.0;
122  int i;
123  for (i=0; i<7; i++) {
124  sum += (C(i) - T*Cprime(i))*I(i);
125  }
126  for (i=1; i<6; i++) {
127  sum += G[i]*(pow(T,i) - pow(To,i))/double(i);
128  }
129  sum += G[0]*log(T/To) + u0;
130  return sum + m_energy_offset;
131 }
132 
133 double water::sp()
134 {
135  double sum = 0.0;
136  int i;
137  for (i=2; i<6; i++) {
138  sum += G[i]*(pow(T,i-1) - pow(To,i-1))/double(i-1);
139  }
140  sum += G[1]*log(T/To);
141  sum -= G[0]*(1.0/T - 1.0/To);
142  sum += s0 - R*log(Rho);
143  for (i=0; i<7; i++) {
144  sum -= Cprime(i)*I(i);
145  }
146  return sum + m_entropy_offset;
147 }
148 
149 double water::Pp()
150 {
151  double P = Rho*R*T;
152  for (int i=0; i<7; i++) {
153  P += C(i)*H(i);
154  }
155  return P;
156 }
157 
158 double water::Psat()
159 {
160  double log, sum=0,P;
161  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
162  set_Err(TempError); // Error("water::Psat",TempError,T);
163  }
164  for (int i=1; i<=8; i++) {
165  sum += F[i-1]*pow(aww*(T-Tp),double(i-1)); // DGG mod
166  }
167  log = (Tc/T-1)*sum;
168  P=exp(log)*Pc;
169  return P;
170 }
171 
172 /*
173 double water::dPsatdT(){
174  double log, sum1=0, sum2=0;
175  int i;
176  if ((T < Tmn) || (T > Tc))
177  set_Err(TempError); // Error("water::dPsatdT",TempError,T);
178  for (i=1;i<=8;i++)
179  sum1 += F[i-1]*pow(a*(T-Tp),double(i-1));
180  for (i=2;i<=8;i++)
181  sum2 += F[i-1]*a*(i-1)*pow(a*(T-Tp),double(i-2));
182  log = (Tc/T-1)*sum2 - Tc*sum1/(T*T);
183  return log*Psat();
184 }
185 */
186 
187 double water::ldens()
188 {
189  double sum=0;
190  int i;
191  if ((T < Tmn) || (T >= Tc)) {
192  set_Err(TempError); // Error("water::ldens",TempError,T);
193  }
194  for (i=0; i<8; i++) {
195  sum+=D[i]*pow(1.0 - T/Tc, double(i+1)/3.0);
196  }
197  double density = Roc*(1+sum);
198  return density;
199 }
200 
201 double water::Tcrit()
202 {
203  return Tc;
204 }
205 double water::Pcrit()
206 {
207  return Pc;
208 }
209 double water::Vcrit()
210 {
211  return 1.0/Roc;
212 }
213 double water::Tmin()
214 {
215  return Tmn;
216 }
217 double water::Tmax()
218 {
219  return Tmx;
220 }
221 char* water::name()
222 {
223  return (char*) m_name.c_str();
224 }
225 char* water::formula()
226 {
227  return (char*) m_formula.c_str();
228 }
229 double water::MolWt()
230 {
231  return M;
232 }
233 
234 }
235 
236