Cantera  2.2.1
 All Classes Namespaces Files Functions Variables Typedefs Enumerations Enumerator Friends Macros Groups Pages
Methane.cpp
Go to the documentation of this file.
1 //! @file Methane.cpp
2 #include "Methane.h"
4 
5 using namespace std;
6 using namespace Cantera;
7 
8 namespace tpx
9 {
10 static const double
11 M = 16.04996,
12 Tmn = 90.68,
13 Tmx = 1700.0,
14 Tc = 190.555,
15 Pc = 4.5988e6,
16 Roc= 160.43,
17 Tt = 90.68,
18 Pt=11743.5675,
19 R = 5.18253475866e2,
20 Gamma=3.72992471469e-5,
21 alpha = 1.5, //Used with Psat
22 alpha1 = .36, //used with ldens;
23 Rot=451.562,
24 beta=2009.152,
25 u0 = 357696.0858,
26 s0 = -1918.035071;
27 
28 static const double Ameth[] = {
29  -7.25929210183, 4.13766054566e2, -6.32167316855e3,
30  3.34015577724e5, -1.68253379982e7, 1.87884851902e-2, -1.18673201223e1,
31  2.09062618015e3, -4.07532656958e5, -5.73917603241e-5,4.37711441593e-2,
32  -4.38766500673, 1.13524630779e-5, -5.07028240949e-5, 2.28002199522e-2,
33  9.25611329590e-9, 1.33865662546e-10, -1.65439044196e-7, 1.81030980110e-10,
34  5.45753645958e5, -3.63192281933e7, 4.81463473761, 1.56633022620e5,
35  7.89977010972e-5, 1.39993881210e-2, -1.70656092212e-11, -4.55256623445e-5,
36  -2.29314170748e-14,8.31548197665e-12, 6.84673626259e-20,
37  -4.70845544152e-17, 5.21465091383e-16
38 };
39 
40 static const double Dmeth[]=
41 { -1.78860165e-1, 4.83847500e-2, -1.84898700e-2 };
42 
43 static const double Fmeth[]=
44 { 4.77748580, 1.76065363, -5.67888940e-1, 1.32786231 };
45 
46 static const double Gmeth[]=
47 { 1.34740610e3, 1.35512060e2, -2.93910458e1, 2.12774600, 2.44656600e3 };
48 
49 double methane::C(int i, double rt, double rt2)
50 {
51  switch (i) {
52  case 0 :
53  return Ameth[0] * T + Ameth[1] * sqrt(T) + Ameth[2] + (Ameth[3] + Ameth[4] * rt) * rt;
54  case 1 :
55  return Ameth[5] * T + Ameth[6] + rt * (Ameth[7] + Ameth[8] * rt);
56  case 2 :
57  return Ameth[9] * T + Ameth[10] + Ameth[11] * rt;
58  case 3 :
59  return Ameth[12];
60  case 4 :
61  return rt*(Ameth[13] + Ameth[14]*rt);
62  case 5 :
63  return Ameth[15]*rt;
64  case 6 :
65  return rt*(Ameth[16] + Ameth[17]*rt);
66  case 7 :
67  return Ameth[18]*rt2;
68  case 8 :
69  return rt2*(Ameth[19] + Ameth[20]*rt);
70  case 9 :
71  return rt2*(Ameth[21] + Ameth[22]*rt2);
72  case 10 :
73  return rt2*(Ameth[23] + Ameth[24]*rt);
74  case 11 :
75  return rt2*(Ameth[25] + Ameth[26]*rt2);
76  case 12 :
77  return rt2*(Ameth[27] + Ameth[28]*rt);
78  case 13 :
79  return rt2*(Ameth[29] + Ameth[30]*rt + Ameth[31]*rt2);
80  default :
81  return 0.0;
82  }
83 }
84 
85 double methane::Cprime(int i, double rt, double rt2, double rt3)
86 {
87  switch (i) {
88  case 0 :
89  return Ameth[0] + 0.5*Ameth[1]/sqrt(T) - (Ameth[3] + 2.0*Ameth[4]*rt)*rt2;
90  case 1 :
91  return Ameth[5] - rt2*(Ameth[7] + 2.0*Ameth[8]*rt);
92  case 2 :
93  return Ameth[9] - Ameth[11]*rt2;
94  case 3 :
95  return 0.0;
96  case 4 :
97  return -rt2*(Ameth[13] + 2.0*Ameth[14]*rt);
98  case 5 :
99  return -Ameth[15]*rt2;
100  case 6 :
101  return -rt2*(Ameth[16] + 2.0*Ameth[17]*rt);
102  case 7 :
103  return -2.0*Ameth[18]*rt3;
104  case 8 :
105  return -rt3*(2.0*Ameth[19] + 3.0*Ameth[20]*rt);
106  case 9 :
107  return -rt3*(2.0*Ameth[21] + 4.0*Ameth[22]*rt2);
108  case 10 :
109  return -rt3*(2.0*Ameth[23] + 3.0*Ameth[24]*rt);
110  case 11 :
111  return -rt3*(2.0*Ameth[25] + 4.0*Ameth[26]*rt2);
112  case 12 :
113  return -rt3*(2.0*Ameth[27] + 3.0*Ameth[28]*rt);
114  case 13 :
115  return -rt3*(2.0*Ameth[29] + 3.0*Ameth[30]*rt + 4.0*Ameth[31]*rt2);
116  default :
117  return 0.0;
118  }
119 }
120 
121 double methane::W(int n, double egrho)
122 {
123  return (n == 0 ? (1.0 - egrho)/(2.0*Gamma) :
124  (n*W(n-1, egrho) - 0.5*pow(Rho,2*n)*egrho)/Gamma);
125 }
126 
127 double methane::H(int i, double egrho)
128 {
129  return (i < 8 ? pow(Rho,i+2) : pow(Rho,2*i-13)*egrho);
130 }
131 
132 double methane::I(int i, double egrho)
133 {
134  return (i < 8 ? pow(Rho,i+1)/double(i+1) : W(i-8, egrho));
135 }
136 
137 double methane::up()
138 {
139  double rt = 1.0/T;
140  double rt2 = rt*rt;
141  double rt3 = rt*rt2;
142  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
143  double t3 = pow(T,1.0/3.0);
144 
145  double sum = 0.0;
146  for (int i=0; i<14; i++) {
147  sum += (C(i, rt, rt2) - T*Cprime(i, rt, rt2, rt3))*I(i, egrho);
148  }
149 
150  sum += T*(Gmeth[0] + 0.75*Gmeth[1]*t3 + 0.6*Gmeth[2]*t3*t3 + 0.5*Gmeth[3]*T)
151  + Gmeth[4]*beta/(exp(beta*rt) - 1.0) + u0;
152  return sum + m_energy_offset;
153 }
154 
155 double methane::sp()
156 {
157  double rt = 1.0/T;
158  double rt2 = rt*rt;
159  double rt3 = rt*rt2;
160  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
161  double t3 = pow(T,1.0/3.0);
162  double sum = 0.0;
163  sum = s0 - R*log(Rho);
164  for (int i=0; i<14; i++) {
165  sum -= Cprime(i, rt, rt2, rt3)*I(i, egrho);
166  }
167  sum += Gmeth[0]*log(T) + 3.0*Gmeth[1]*t3 + 1.5*Gmeth[2]*t3*t3 + Gmeth[3]*T
168  + Gmeth[4]*(beta*rt + beta*rt/(exp(beta*rt) - 1.0)
169  - log(exp(beta*rt) - 1.0));
170  return sum + m_entropy_offset;
171 }
172 
173 double methane::Pp()
174 {
175  double rt = 1.0/T;
176  double rt2 = rt*rt;
177  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
178 
179  double P = Rho*R*T;
180  for (int i=0; i<14; i++) {
181  P += C(i, rt, rt2)*H(i, egrho);
182  }
183  return P;
184 }
185 
186 double methane::Psat()
187 {
188  double x = (1.0 - Tt/T)/(1.0 - Tt/Tc);
189  double result;
190  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
191  throw TPX_Error("methane::Psat",
192  "Temperature out of range. T = " + fp2str(T));
193  }
194  result = Fmeth[0]*x + Fmeth[1]*x*x + Fmeth[2]*x*x*x +
195  Fmeth[3]*x*pow(1-x, alpha);
196  return exp(result)*Pt;
197 }
198 
199 double methane::ldens()
200 {
201  double result;
202  double sum;
203  double w;
204  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
205  throw TPX_Error("methane::ldens",
206  "Temperature out of range. T = " + fp2str(T));
207  }
208  w = (Tc - T)/(Tc - Tt);
209  sum = Dmeth[0]*(1.0 - pow(w, 2.0/3.0)) + Dmeth[1]*(1.0 - pow(w, 4.0/3.0))
210  + Dmeth[2]*(1.0 - pow(w, 2));
211  result = pow(w,alpha1)*exp(sum);
212  result *= (Rot-Roc);
213  result += Roc;
214  return result;
215 }
216 
217 double methane::Tcrit()
218 {
219  return Tc;
220 }
221 double methane::Pcrit()
222 {
223  return Pc;
224 }
225 double methane::Vcrit()
226 {
227  return 1.0/Roc;
228 }
229 double methane::Tmin()
230 {
231  return Tmn;
232 }
233 double methane::Tmax()
234 {
235  return Tmx;
236 }
237 double methane::MolWt()
238 {
239  return M;
240 }
241 
242 }
std::string fp2str(const double x, const std::string &fmt)
Convert a double into a c++ string.
Definition: stringUtils.cpp:28
Contains declarations for string manipulation functions within Cantera.