Cantera  2.1.2
Nitrogen.cpp
Go to the documentation of this file.
1 //! @file Nitrogen.cpp
2 #include "Nitrogen.h"
4 
5 using namespace Cantera;
6 
7 namespace tpx
8 {
9 static const double M = 28.01348,
10  Tmn = 63.15,
11  Tmx = 2000.0,
12  Tc = 126.200,
13  Pc = 3.4e6,
14  Roc = 314.03,
15  To = 63.15,
16  R = 2.96790515164171e2,
17  Gamma = 7.13602531283233e-6,
18  alpha = 1.95,
19  beta = 3353.40610,
20  u0 = 150877.551,
21  s0 = 214.9352518;
22 
23 static const double Ann[] = {
24  1.75889959256970e-1, 1.38197604384933e1, -3.14918412133921e2,
25  4.40300150239380e3, -5.45358971644916e5, 4.84413320182919e-4,
26  -5.18964416491365e-2, 6.57265859197103e-4 ,8.51299771713314e4 ,
27  1.33459405162578e-8, 3.83381319826746e-4, -8.35421151028455e-2,
28  2.84874912286101e-7,
29  -2.38296116270360e-7, -1.48321912935764e-4, 5.62605853190540e-10,
30  -2.98201050924595e-13, 9.85319087685241e-11, -1.92002176056468e-14,
31  -7.82250103373122e4, -5.51801778744598e5, -5.72781957607352e-1,
32  3.25760529488327e2, -1.34659309828737e-6, -1.92036423064911e-5,
33  -3.94564337674524e-12,-2.44388245328965e-9, -1.50970602460077e-18,
34  1.25854885346038e-16,-8.34271144923969e-24, -1.17299202018417e-22,
35  9.06544823455730e-22
36 };
37 
38 static const double Fnn[]= {
39  8.3944094440e3, -1.8785191705e3, -7.2822291650,
40  1.0228509660e-2, 5.5560638250e-4,
41  -5.9445446620e-6, 2.7154339320e-8,
42  -4.8795359040e-11, 5.0953608240e2
43 };
44 
45 static const double Dnn[] = {
46  3.1402991e2, 4.4111015e2, 9.4622994e2 ,
47  -2.9067111e3, 4.4785979e3, -2.2746914e3
48 };
49 
50 static const double Gnn[] = {
51  -2.18203473713518e5, 1.01573580096247e4, -1.65504721657240e2,
52  7.43175999190430e2, -5.14605623546025e-3,
53  5.18347156760489e-6, -1.05922170493616e-9, 2.98389393363817e2
54 };
55 
56 double nitrogen::C(int i, double rt, double rt2)
57 {
58  switch (i) {
59  case 0 :
60  return Ann[0] * T + Ann[1] * sqrt(T)
61  + Ann[2] + (Ann[3] + Ann[4] * rt) * rt;
62  case 1 :
63  return Ann[5] * T + Ann[6] + rt * (Ann[7] + Ann[8] * rt);
64  case 2 :
65  return Ann[9] * T + Ann[10] + Ann[11] * rt;
66  case 3 :
67  return Ann[12];
68  case 4 :
69  return rt*(Ann[13] + Ann[14]*rt);
70  case 5 :
71  return Ann[15]*rt;
72  case 6 :
73  return rt*(Ann[16] + Ann[17]*rt);
74  case 7 :
75  return Ann[18]*rt2;
76  case 8 :
77  return rt2*(Ann[19] + Ann[20]*rt);
78  case 9 :
79  return rt2*(Ann[21] + Ann[22]*rt2);
80  case 10 :
81  return rt2*(Ann[23] + Ann[24]*rt);
82  case 11 :
83  return rt2*(Ann[25] + Ann[26]*rt2);
84  case 12 :
85  return rt2*(Ann[27] + Ann[28]*rt);
86  case 13 :
87  return rt2*(Ann[29] + Ann[30]*rt + Ann[31]*rt2);
88  default :
89  return 0.0;
90  }
91 }
92 
93 double nitrogen::Cprime(int i, double rt, double rt2, double rt3)
94 {
95  switch (i) {
96  case 0 :
97  return Ann[0] + 0.5*Ann[1]/sqrt(T) - (Ann[3] + 2.0*Ann[4]*rt)*rt2;
98  case 1 :
99  return Ann[5] - rt2*(Ann[7] + 2.0*Ann[8]*rt);
100  case 2 :
101  return Ann[9] - Ann[11]*rt2;
102  case 3 :
103  return 0.0;
104  case 4 :
105  return -rt2*(Ann[13] + 2.0*Ann[14]*rt);
106  case 5 :
107  return -Ann[15]*rt2;
108  case 6 :
109  return -rt2*(Ann[16] + 2.0*Ann[17]*rt);
110  case 7 :
111  return -2.0*Ann[18]*rt3;
112  case 8 :
113  return -rt3*(2.0*Ann[19] + 3.0*Ann[20]*rt);
114  case 9 :
115  return -rt3*(2.0*Ann[21] + 4.0*Ann[22]*rt2);
116  case 10 :
117  return -rt3*(2.0*Ann[23] + 3.0*Ann[24]*rt);
118  case 11 :
119  return -rt3*(2.0*Ann[25] + 4.0*Ann[26]*rt2);
120  case 12 :
121  return -rt3*(2.0*Ann[27] + 3.0*Ann[28]*rt);
122  case 13 :
123  return -rt3*(2.0*Ann[29] + 3.0*Ann[30]*rt + 4.0*Ann[31]*rt2);
124  default :
125  return 0.0;
126  }
127 }
128 
129 double nitrogen::W(int n, double egrho)
130 {
131  return (n == 0 ? (1.0 - egrho)/(2.0*Gamma) :
132  (n*W(n-1, egrho) - 0.5*pow(Rho,2*n)*egrho)/Gamma);
133 }
134 
135 double nitrogen::H(int i, double egrho)
136 {
137  return (i < 8 ? pow(Rho,i+2) : pow(Rho,2*i-13)*egrho);
138 }
139 
140 double nitrogen::I(int i, double egrho)
141 {
142  return (i < 8 ? pow(Rho,i+1)/double(i+1) : W(i-8, egrho));
143 }
144 
145 double nitrogen::up()
146 {
147  double rt = 1.0/T;
148  double rt2 = rt*rt;
149  double rt3 = rt*rt2;
150  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
151 
152  double sum = 0.0;
153  for (int i=0; i<14; i++) {
154  sum += (C(i,rt,rt2) - T*Cprime(i,rt,rt2,rt3))*I(i,egrho);
155  }
156 
157  sum += (((0.25*Gnn[6]*T + Gnn[5]/3.0)*T
158  + 0.5*Gnn[4])*T + Gnn[3])*T + Gnn[2]*log(T)
159  - (Gnn[1] + 0.5*Gnn[0]*rt)*rt
160  + Gnn[7]*beta/(exp(beta*rt) - 1.0) + u0
161  + m_energy_offset;
162 
163  return sum;
164 }
165 
166 double nitrogen::sp()
167 {
168  double rt = 1.0/T;
169  double rt2 = rt*rt;
170  double rt3 = rt*rt2;
171  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
172 
173  double sum = 0.0;
174  sum = s0 + m_entropy_offset - R*log(Rho);
175  for (int i=0; i<14; i++) {
176  sum -= Cprime(i,rt,rt2,rt3)*I(i,egrho);
177  }
178 
179  sum += (((Gnn[6]/3.0)*T + 0.5*Gnn[5])*T + Gnn[4])*T + Gnn[3]*log(T)
180  -((Gnn[0]*rt/3.0 + 0.5*Gnn[1])*rt + Gnn[2])*rt
181  + Gnn[7]*(beta*rt + beta*rt/(exp(beta*rt) - 1.0)
182  - log(exp(beta*rt) - 1.0));
183  return sum;
184 }
185 
186 double nitrogen::Pp()
187 {
188  double rt = 1.0/T;
189  double rt2 = rt*rt;
190  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
191 
192  double P = Rho*R*T;
193  for (int i=0; i<14; i++) {
194  P += C(i,rt,rt2)*H(i,egrho);
195  }
196  return P;
197 }
198 
199 double nitrogen::Psat()
200 {
201  double lnp;
202  int i;
203  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
204  throw TPX_Error("nitrogen::Psat",
205  "Temperature out of range. T = " + fp2str(T));
206  }
207  for (i=0, lnp=0; i<=7; i++) {
208  if (i==3) {
209  lnp+=Fnn[i]*pow(Tc-T, alpha);
210  } else {
211  lnp+=Fnn[i]*pow(T,i-1);
212  }
213  }
214  lnp+=Fnn[8]*log(T);
215  return exp(lnp);
216 }
217 
218 double nitrogen::ldens()
219 {
220  double xx=1-T/Tc, sum=0;
221  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
222  throw TPX_Error("nitrogen::ldens",
223  "Temperature out of range. T = " + fp2str(T));
224  }
225  for (int i=0; i<=5; i++) {
226  sum+=Dnn[i]*pow(xx,double(i)/3.0);
227  }
228  return sum;
229 }
230 
231 double nitrogen::Tcrit()
232 {
233  return Tc;
234 }
235 double nitrogen::Pcrit()
236 {
237  return Pc;
238 }
239 double nitrogen::Vcrit()
240 {
241  return 1.0/Roc;
242 }
243 double nitrogen::Tmin()
244 {
245  return Tmn;
246 }
247 double nitrogen::Tmax()
248 {
249  return Tmx;
250 }
251 char* nitrogen::name()
252 {
253  return (char*) m_name.c_str();
254 }
255 char* nitrogen::formula()
256 {
257  return (char*) m_formula.c_str();
258 }
259 double nitrogen::MolWt()
260 {
261  return M;
262 }
263 }
std::string fp2str(const double x, const std::string &fmt)
Convert a double into a c++ string.
Definition: stringUtils.cpp:29
Contains declarations for string manipulation functions within Cantera.