Cantera  2.2.1
 All Classes Namespaces Files Functions Variables Typedefs Enumerations Enumerator Friends Macros Groups Pages
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  R = 2.96790515164171e2,
16  Gamma = 7.13602531283233e-6,
17  alpha = 1.95,
18  beta = 3353.40610,
19  u0 = 150877.551,
20  s0 = 214.9352518;
21 
22 static const double Ann[] = {
23  1.75889959256970e-1, 1.38197604384933e1, -3.14918412133921e2,
24  4.40300150239380e3, -5.45358971644916e5, 4.84413320182919e-4,
25  -5.18964416491365e-2, 6.57265859197103e-4 ,8.51299771713314e4 ,
26  1.33459405162578e-8, 3.83381319826746e-4, -8.35421151028455e-2,
27  2.84874912286101e-7,
28  -2.38296116270360e-7, -1.48321912935764e-4, 5.62605853190540e-10,
29  -2.98201050924595e-13, 9.85319087685241e-11, -1.92002176056468e-14,
30  -7.82250103373122e4, -5.51801778744598e5, -5.72781957607352e-1,
31  3.25760529488327e2, -1.34659309828737e-6, -1.92036423064911e-5,
32  -3.94564337674524e-12,-2.44388245328965e-9, -1.50970602460077e-18,
33  1.25854885346038e-16,-8.34271144923969e-24, -1.17299202018417e-22,
34  9.06544823455730e-22
35 };
36 
37 static const double Fnn[]= {
38  8.3944094440e3, -1.8785191705e3, -7.2822291650,
39  1.0228509660e-2, 5.5560638250e-4,
40  -5.9445446620e-6, 2.7154339320e-8,
41  -4.8795359040e-11, 5.0953608240e2
42 };
43 
44 static const double Dnn[] = {
45  3.1402991e2, 4.4111015e2, 9.4622994e2 ,
46  -2.9067111e3, 4.4785979e3, -2.2746914e3
47 };
48 
49 static const double Gnn[] = {
50  -2.18203473713518e5, 1.01573580096247e4, -1.65504721657240e2,
51  7.43175999190430e2, -5.14605623546025e-3,
52  5.18347156760489e-6, -1.05922170493616e-9, 2.98389393363817e2
53 };
54 
55 double nitrogen::C(int i, double rt, double rt2)
56 {
57  switch (i) {
58  case 0 :
59  return Ann[0] * T + Ann[1] * sqrt(T)
60  + Ann[2] + (Ann[3] + Ann[4] * rt) * rt;
61  case 1 :
62  return Ann[5] * T + Ann[6] + rt * (Ann[7] + Ann[8] * rt);
63  case 2 :
64  return Ann[9] * T + Ann[10] + Ann[11] * rt;
65  case 3 :
66  return Ann[12];
67  case 4 :
68  return rt*(Ann[13] + Ann[14]*rt);
69  case 5 :
70  return Ann[15]*rt;
71  case 6 :
72  return rt*(Ann[16] + Ann[17]*rt);
73  case 7 :
74  return Ann[18]*rt2;
75  case 8 :
76  return rt2*(Ann[19] + Ann[20]*rt);
77  case 9 :
78  return rt2*(Ann[21] + Ann[22]*rt2);
79  case 10 :
80  return rt2*(Ann[23] + Ann[24]*rt);
81  case 11 :
82  return rt2*(Ann[25] + Ann[26]*rt2);
83  case 12 :
84  return rt2*(Ann[27] + Ann[28]*rt);
85  case 13 :
86  return rt2*(Ann[29] + Ann[30]*rt + Ann[31]*rt2);
87  default :
88  return 0.0;
89  }
90 }
91 
92 double nitrogen::Cprime(int i, double rt, double rt2, double rt3)
93 {
94  switch (i) {
95  case 0 :
96  return Ann[0] + 0.5*Ann[1]/sqrt(T) - (Ann[3] + 2.0*Ann[4]*rt)*rt2;
97  case 1 :
98  return Ann[5] - rt2*(Ann[7] + 2.0*Ann[8]*rt);
99  case 2 :
100  return Ann[9] - Ann[11]*rt2;
101  case 3 :
102  return 0.0;
103  case 4 :
104  return -rt2*(Ann[13] + 2.0*Ann[14]*rt);
105  case 5 :
106  return -Ann[15]*rt2;
107  case 6 :
108  return -rt2*(Ann[16] + 2.0*Ann[17]*rt);
109  case 7 :
110  return -2.0*Ann[18]*rt3;
111  case 8 :
112  return -rt3*(2.0*Ann[19] + 3.0*Ann[20]*rt);
113  case 9 :
114  return -rt3*(2.0*Ann[21] + 4.0*Ann[22]*rt2);
115  case 10 :
116  return -rt3*(2.0*Ann[23] + 3.0*Ann[24]*rt);
117  case 11 :
118  return -rt3*(2.0*Ann[25] + 4.0*Ann[26]*rt2);
119  case 12 :
120  return -rt3*(2.0*Ann[27] + 3.0*Ann[28]*rt);
121  case 13 :
122  return -rt3*(2.0*Ann[29] + 3.0*Ann[30]*rt + 4.0*Ann[31]*rt2);
123  default :
124  return 0.0;
125  }
126 }
127 
128 double nitrogen::W(int n, double egrho)
129 {
130  return (n == 0 ? (1.0 - egrho)/(2.0*Gamma) :
131  (n*W(n-1, egrho) - 0.5*pow(Rho,2*n)*egrho)/Gamma);
132 }
133 
134 double nitrogen::H(int i, double egrho)
135 {
136  return (i < 8 ? pow(Rho,i+2) : pow(Rho,2*i-13)*egrho);
137 }
138 
139 double nitrogen::I(int i, double egrho)
140 {
141  return (i < 8 ? pow(Rho,i+1)/double(i+1) : W(i-8, egrho));
142 }
143 
144 double nitrogen::up()
145 {
146  double rt = 1.0/T;
147  double rt2 = rt*rt;
148  double rt3 = rt*rt2;
149  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
150 
151  double sum = 0.0;
152  for (int i=0; i<14; i++) {
153  sum += (C(i,rt,rt2) - T*Cprime(i,rt,rt2,rt3))*I(i,egrho);
154  }
155 
156  sum += (((0.25*Gnn[6]*T + Gnn[5]/3.0)*T
157  + 0.5*Gnn[4])*T + Gnn[3])*T + Gnn[2]*log(T)
158  - (Gnn[1] + 0.5*Gnn[0]*rt)*rt
159  + Gnn[7]*beta/(exp(beta*rt) - 1.0) + u0
160  + m_energy_offset;
161 
162  return sum;
163 }
164 
165 double nitrogen::sp()
166 {
167  double rt = 1.0/T;
168  double rt2 = rt*rt;
169  double rt3 = rt*rt2;
170  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
171 
172  double sum = 0.0;
173  sum = s0 + m_entropy_offset - R*log(Rho);
174  for (int i=0; i<14; i++) {
175  sum -= Cprime(i,rt,rt2,rt3)*I(i,egrho);
176  }
177 
178  sum += (((Gnn[6]/3.0)*T + 0.5*Gnn[5])*T + Gnn[4])*T + Gnn[3]*log(T)
179  -((Gnn[0]*rt/3.0 + 0.5*Gnn[1])*rt + Gnn[2])*rt
180  + Gnn[7]*(beta*rt + beta*rt/(exp(beta*rt) - 1.0)
181  - log(exp(beta*rt) - 1.0));
182  return sum;
183 }
184 
185 double nitrogen::Pp()
186 {
187  double rt = 1.0/T;
188  double rt2 = rt*rt;
189  double egrho = exp(-Gamma*Rho*Rho);
190 
191  double P = Rho*R*T;
192  for (int i=0; i<14; i++) {
193  P += C(i,rt,rt2)*H(i,egrho);
194  }
195  return P;
196 }
197 
198 double nitrogen::Psat()
199 {
200  double lnp;
201  int i;
202  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
203  throw TPX_Error("nitrogen::Psat",
204  "Temperature out of range. T = " + fp2str(T));
205  }
206  for (i=0, lnp=0; i<=7; i++) {
207  if (i==3) {
208  lnp+=Fnn[i]*pow(Tc-T, alpha);
209  } else {
210  lnp+=Fnn[i]*pow(T,i-1);
211  }
212  }
213  lnp+=Fnn[8]*log(T);
214  return exp(lnp);
215 }
216 
217 double nitrogen::ldens()
218 {
219  double xx=1-T/Tc, sum=0;
220  if ((T < Tmn) || (T > Tc)) {
221  throw TPX_Error("nitrogen::ldens",
222  "Temperature out of range. T = " + fp2str(T));
223  }
224  for (int i=0; i<=5; i++) {
225  sum+=Dnn[i]*pow(xx,double(i)/3.0);
226  }
227  return sum;
228 }
229 
230 double nitrogen::Tcrit()
231 {
232  return Tc;
233 }
234 double nitrogen::Pcrit()
235 {
236  return Pc;
237 }
238 double nitrogen::Vcrit()
239 {
240  return 1.0/Roc;
241 }
242 double nitrogen::Tmin()
243 {
244  return Tmn;
245 }
246 double nitrogen::Tmax()
247 {
248  return Tmx;
249 }
250 double nitrogen::MolWt()
251 {
252  return M;
253 }
254 }
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.