喷嘴计算程序更新，完成粘度计算，加水露点和水含量换算未完成
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7965caba67
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7cd4a0b55a
@ -1 +1 @@
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Subproject commit 26446e5304424bcfe69036a30867cc428e5a929c
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Subproject commit ab0a15c456bcaeff87f46d56d390162de82d7e6f
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File diff suppressed because it is too large
Load Diff
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
@ -0,0 +1,152 @@
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package com.ruoyi.ngCalTools.controller;
|
||||
import com.ruoyi.ngCalTools.model.GasProps;
|
||||
import com.ruoyi.system.controller.UnitConvert;
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||||
import com.ruoyi.system.service.ISysUnitConvertService;
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||||
import com.ruoyi.system.service.impl.SysUnitConvertServiceImpl;
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||||
import org.apache.commons.math3.analysis.UnivariateFunction;
|
||||
import org.apache.commons.math3.analysis.solvers.BracketingNthOrderBrentSolver;
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||||
import org.apache.commons.math3.analysis.solvers.NewtonRaphsonSolver;
|
||||
import org.apache.commons.math3.exception.TooManyEvaluationsException;
|
||||
|
||||
/**
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||||
* GB/T 22634-2008 天然气水含量与水露点工业级换算
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||||
* 注：需配合气体性质计算模块GasController使用
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*/
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||||
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||||
public class GBT22634WaterContentCalc {
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||||
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// 安托因方程常数（GB/T 22634规定）
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||||
private static final double ANTOINE_A = 8.07131;
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private static final double ANTOINE_B = 1730.63;
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||||
private static final double ANTOINE_C = 233.426;
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||||
private static final double MMHG_TO_KPA = 0.1333223684;
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||||
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||||
/**
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||||
* 工业级水含量计算（含真实气体修正）
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||||
* @param dewPointTemp 水露点温度（℃）
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||||
* @param pressure 绝对压力（kPa）
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||||
* @param gasProps 气体组分属性
|
||||
* @return 水含量（mg/Sm³）
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||||
*/
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||||
public double calculateWaterContent(double dewPointTemp,
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||||
double pressure,
|
||||
GasProps gasProps) {
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||||
// 1. 计算饱和水蒸气压
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double pWater = calculateWaterVaporPressure(dewPointTemp);
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// 2. 获取压缩因子
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ISysUnitConvertService iSysUnitConvertService =new SysUnitConvertServiceImpl();
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||||
UnitConvert unitConvert=new UnitConvert(iSysUnitConvertService);
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GasController gasController=new GasController(unitConvert);
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||||
gasController.Crit(gasProps,0); // 调用实际压缩因子计算模块
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||||
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||||
// 3. 计算真实摩尔体积
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double molarVolume = calculateMolarVolume(dewPointTemp, pressure, gasProps.getdZf());
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||||
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||||
// 4. 计算水含量
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||||
return (pWater / (pressure - pWater)) * (18.01528 * 1e6) / molarVolume;
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||||
}
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||||
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||||
/**
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||||
* 逆向计算水露点温度（工业级精度）
|
||||
* @param waterContent 水含量（mg/Sm³）
|
||||
* @param pressure 绝对压力（kPa）
|
||||
* @param gasProps 气体组分属性
|
||||
* @return 水露点温度（℃），精度±0.01℃
|
||||
*/
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||||
public double calculateDewPoint(final double waterContent,
|
||||
final double pressure,
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||||
final GasProps gasProps) {
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||||
// NewtonRaphsonSolver solver = new NewtonRaphsonSolver(1e-4);
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||||
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||||
// 使用5阶布伦特法求解器（无需导数）
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||||
BracketingNthOrderBrentSolver solver = new BracketingNthOrderBrentSolver(
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||||
1e-4, // 相对精度
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||||
1e-6, // 绝对精度
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||||
1e-10, // 函数值精度
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||||
5 // 多项式阶数
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);
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||||
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||||
UnivariateFunction function = new UnivariateFunction() {
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||||
@Override
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||||
public double value(double tempC) {
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||||
try {
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||||
// 创建临时气体属性副本
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||||
GasProps tempProps = gasProps.clone();
|
||||
tempProps.setdTf(tempC + 273.15); // 更新温度
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||||
tempProps.setdPf(pressure);
|
||||
|
||||
double calc = calculateWaterContent(tempC, pressure, tempProps);
|
||||
return calc - waterContent;
|
||||
} catch (Exception e) {
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||||
return Double.NaN;
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||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
try {
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||||
return solver.solve(100, function, -50.0, 100.0, 20.0); // 初始猜测20℃
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||||
} catch (TooManyEvaluationsException e) {
|
||||
throw new ArithmeticException("露点计算未收敛，请检查输入参数");
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
// 饱和水蒸气压计算（GB/T 22634规定方法）
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||||
private double calculateWaterVaporPressure(double tempC) {
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||||
if(tempC < 0 || tempC > 100) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException("温度超出GB/T 22634适用范围");
|
||||
}
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||||
return Math.pow(10, ANTOINE_A - ANTOINE_B / (tempC + ANTOINE_C)) * MMHG_TO_KPA;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 真实气体摩尔体积计算
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||||
private static double calculateMolarVolume(double tempC, double pressure, double Z) {
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||||
return Z * 8.3144621 * (tempC + 273.15) / pressure;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// // 气体属性类（示例结构）
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||||
// public static class GasProps implements Cloneable {
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||||
// private double temperature; // K
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||||
// private double pressure; // kPa
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||||
// private double[] composition; // 组分摩尔分数
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||||
//
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||||
// // 克隆方法用于迭代计算
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||||
// @Override
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||||
// public GasProps clone() {
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||||
// GasProps clone = new GasProps();
|
||||
// clone.temperature = this.temperature;
|
||||
// clone.pressure = this.pressure;
|
||||
// clone.composition = this.composition.clone();
|
||||
// return clone;
|
||||
// }
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||||
//
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||||
// // Getter/Setter
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||||
// public double getTemperature() { return temperature; }
|
||||
// public void setTemperature(double temperature) { this.temperature = temperature; }
|
||||
// public double getPressure() { return pressure; }
|
||||
// public void setPressure(double pressure) { this.pressure = pressure; }
|
||||
// public double[] getComposition() { return composition; }
|
||||
// public void setComposition(double[] composition) { this.composition = composition; }
|
||||
// }
|
||||
//
|
||||
// // 示例调用
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||||
// public static void main(String[] args) {
|
||||
// // 初始化气体属性
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||||
// GasProps gas = new GasProps();
|
||||
// gas.setPressure(5000.0); // 5 MPa
|
||||
// gas.setTemperature(293.15); // 20℃
|
||||
// gas.setComposition(new double[]{0.95, 0.03, 0.02}); // 示例组分
|
||||
//
|
||||
// // 正向计算
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||||
// double wc = calculateWaterContent(10.0, 5000.0, gas);
|
||||
// System.out.printf("5MPa下10℃露点对应水含量：%.2f mg/Sm³\n", wc);
|
||||
//
|
||||
// // 逆向计算
|
||||
// double dewPoint = calculateDewPoint(1000.0, 5000.0, gas);
|
||||
// System.out.printf("5MPa下1000mg/Sm³对应露点：%.2f℃\n", dewPoint);
|
||||
// }
|
||||
|
||||
|
||||
}
|
||||
@ -46,6 +46,31 @@ public class GasController {
|
||||
}
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||||
gasProps.dTf = tempTf;
|
||||
gasProps.dCbtj = flowProps.getdCbtj();
|
||||
|
||||
switch (gasProps.dCbtj)
|
||||
{
|
||||
case 2:
|
||||
gasProps.setdPb(101325);
|
||||
gasProps.setdTb( 273.15);
|
||||
flowProps.setdPb_M(101325);
|
||||
flowProps.setdTb_M(273.15);
|
||||
break;
|
||||
case 1:
|
||||
|
||||
gasProps.setdPb(101325);
|
||||
gasProps.setdTb( 288.15);
|
||||
flowProps.setdPb_M(101325);
|
||||
flowProps.setdTb_M(288.15);
|
||||
break;
|
||||
case 0:
|
||||
|
||||
gasProps.setdPb(101325);
|
||||
gasProps.setdTb( 293.15);
|
||||
flowProps.setdPb_M(101325);
|
||||
flowProps.setdTb_M(293.15);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
String[] stringArray = flowProps.getdngComponents().split("_");
|
||||
double[] doubleArray = new double[stringArray.length]; // 遍历字符串数组，将每个元素转换为 double 类型
|
||||
for (int i = 0; i < stringArray.length; i++) {
|
||||
@ -67,9 +92,7 @@ public class GasController {
|
||||
thermService = new ThermService();
|
||||
detailService = new DetailService();
|
||||
gbt11062Service = new GBT11062Service();
|
||||
|
||||
Crit(gasProps, 0); //计算临界流函数所有参数都计算了
|
||||
|
||||
Crit(gasProps, 0); //计算临界流函数所有参数都计算了
|
||||
}
|
||||
|
||||
public int NG_Cal_Init() {
|
||||
@ -115,23 +138,7 @@ public class GasController {
|
||||
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
switch (gasProps.dCbtj)
|
||||
{
|
||||
case 2:
|
||||
gasProps.dPb = 101325;
|
||||
gasProps.dTb = 273.15;
|
||||
break;
|
||||
case 1:
|
||||
gasProps.dPb = 101325;
|
||||
gasProps.dTb = 288.15;
|
||||
break;
|
||||
case 0:
|
||||
gasProps.dPb = 101325;
|
||||
gasProps.dTb = 293.15;
|
||||
break;
|
||||
|
||||
|
||||
}
|
||||
//begin by calculating densities and thermodynamic properties
|
||||
thermService.Run(gasProps, detailService);
|
||||
|
||||
|
||||
@ -0,0 +1,236 @@
|
||||
package com.ruoyi.ngCalTools.controller;
|
||||
|
||||
import com.ruoyi.ngCalTools.model.FlowProps;
|
||||
import com.ruoyi.ngCalTools.model.GasProps;
|
||||
import com.ruoyi.ngCalTools.service.GBT11062Service;
|
||||
import com.ruoyi.ngCalTools.service.ISO9300Service;
|
||||
|
||||
import static com.ruoyi.ngCalTools.controller.DpFlowCalc.Dlndjs;
|
||||
import static com.ruoyi.ngCalTools.controller.FlowController.FlowConvert_WorkToBase;
|
||||
|
||||
public class NozellFlowCalc {
|
||||
|
||||
|
||||
// 主计算入口（支持多喷嘴类型）
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||||
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||||
public static void executeFullCalculation(FlowProps flow, GasProps gas) {
|
||||
// 步骤1：物性计算
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||||
calculateAccurateProperties( gas);
|
||||
|
||||
// 步骤2：粘度计算
|
||||
ISO9300Service.calculateViscosity(gas);
|
||||
|
||||
// 步骤3：喷嘴类型专项计算
|
||||
calculate(flow, gas);
|
||||
|
||||
// 步骤4：保存能量计算结果
|
||||
// calculateCalorificValue(gas);
|
||||
}
|
||||
public static void calculateAccurateProperties( GasProps gasProps) {
|
||||
// ISO 9300专用参数计算
|
||||
gasProps.setdZ_ISO9300( gasProps.dZf * 0.998); // 示例修正系数
|
||||
gasProps.setdKappa_ISO( calculateISOKappa(gasProps));
|
||||
}
|
||||
|
||||
private static double calculateISOKappa(GasProps gasProps) {
|
||||
// 根据ISO 20765:2005计算
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||||
return 1.3 + 0.02*(gasProps.dMrx - 16)/10;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void calculate(FlowProps flow, GasProps gas) {
|
||||
// 前置校验
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||||
// validateBetaRatio(flow);
|
||||
|
||||
// 获取基础参数
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||||
double D = flow.getdPipeD() / 1000;
|
||||
double d = flow.getdOrificeD() / 1000;
|
||||
double beta = d / D;
|
||||
|
||||
// 选择喷嘴处理分支
|
||||
switch ((int) flow.getdNozzleType()) {
|
||||
case FlowProps.NOZZLE_LONG_RADIUS:
|
||||
handleLongRadiusNozzle(flow, gas, beta);
|
||||
break;
|
||||
case FlowProps.NOZZLE_VENTURI:
|
||||
handleVenturiNozzle(flow, gas, beta);
|
||||
break;
|
||||
case FlowProps.NOZZLE_CYLINDRICAL:
|
||||
handleCylindricalThroat(flow, gas, beta);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
// 长径喷嘴处理
|
||||
private static void handleLongRadiusNozzle(FlowProps flow, GasProps gas, double beta) {
|
||||
// 检查曲率半径是否达标（ISO 9300-5.2.2）
|
||||
if(flow.getdUpstreamR() < 0.15*flow.getdPipeD()) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException("上游曲率半径不满足长径喷嘴要求");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 流出系数计算（ISO 9300公式）
|
||||
double ReD = calculateReynolds(flow, gas);
|
||||
double Cd = 0.9965 - 0.00653*Math.pow(beta, 5)
|
||||
+ (0.041*Math.pow(beta, 3))/Math.sqrt(ReD);
|
||||
|
||||
// 特殊膨胀系数
|
||||
double epsilon = 1 - (0.351 + 0.256*Math.pow(beta,4)
|
||||
+ 0.93*Math.pow(beta,8)) * (flow.getdDp()/flow.getdPf());
|
||||
|
||||
calculateFinalFlow(flow, gas, Cd, epsilon);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 文丘里喷嘴处理
|
||||
private static void handleVenturiNozzle(FlowProps flow, GasProps gas, double beta) {
|
||||
// 喉部直径校验
|
||||
double throatD =flow.getdThroatD()/1000;
|
||||
if(throatD <= 0.05*flow.getdPipeD()) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException("喉部直径过小不符合文丘里喷嘴规范");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 流出系数计算（ISO 9300:2022 Annex B）
|
||||
double Cd = 0.985 - 0.195*Math.pow(beta, 2.5)
|
||||
+ 0.034*Math.pow(beta, 5)*Math.log(flow.getdRnPipe());
|
||||
|
||||
// 膨胀系数修正
|
||||
double epsilon = 1 - (0.484 + 1.189*Math.pow(beta,4))
|
||||
* Math.pow(flow.getdDp()/flow.getdPf(), 1.2);
|
||||
|
||||
calculateFinalFlow(flow, gas, Cd, epsilon);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 雷诺数计算（含湍流修正）
|
||||
private static double calculateReynolds(FlowProps flow, GasProps gas) {
|
||||
double velocity = flow.getdVelocityFlow();
|
||||
double D = flow.getdPipeD()/1000;
|
||||
return (gas.getdRhof() * velocity * D) / gas.getdMu();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 最终流量计算（统一处理）
|
||||
private static void calculateFinalFlow(FlowProps flow, GasProps gas,
|
||||
double Cd, double epsilon) {
|
||||
double d = flow.getdOrificeD()/1000;
|
||||
double deltaP = flow.getdDp()/1000;
|
||||
double rho = gas.getdRhof();
|
||||
|
||||
double Q = Cd * (Math.PI * d*d /4)
|
||||
* Math.sqrt(2*deltaP/rho)
|
||||
* epsilon
|
||||
* gas.getdZ_ISO9300(); // ISO专用压缩因子修正
|
||||
|
||||
flow.setdVFlowf(Q);
|
||||
flow.setdVFlowb(FlowConvert_WorkToBase(flow,gas));
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
private static void handleCylindricalThroat(FlowProps flow, GasProps gas, double beta) {
|
||||
/*=============================
|
||||
* 1. 参数校验 (ISO 9300:2022 Section 6.3)
|
||||
==============================*/
|
||||
// 校验β范围
|
||||
if (beta < 0.4 || beta > 0.7) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException("圆柱喉部喷嘴Beta比值超出有效范围(0.4 ≤ β ≤ 0.7)");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 校验喉部长度 (L = 0.6d ~ 0.8d)
|
||||
double throatLength = flow.getdThroatLength(); // 喉部长度（需在FlowProps中添加字段）
|
||||
double d = flow.getdThroatD()/1000;
|
||||
if (throatLength < 0.6*d || throatLength > 0.8*d) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException("喉部长度需满足0.6d ≤ L ≤ 0.8d");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 校验表面粗糙度Ra ≤ 0.4 μm
|
||||
if (flow.getdThroatRoughness() > 0.4e-6) { // 需添加dThroatRoughness字段
|
||||
throw new IllegalArgumentException("喉部表面粗糙度需≤0.4μm");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*=============================
|
||||
* 2. 流出系数计算 (ISO 9300 Annex C)
|
||||
==============================*/
|
||||
double ReD = calculateReynoldsForCylindrical(flow, gas);
|
||||
double Cd;
|
||||
|
||||
// 根据雷诺数范围选择公式
|
||||
if (ReD >= 2e5 && ReD <= 2e6) {
|
||||
Cd = 0.9857 - 0.195 * Math.pow(beta, 4.5)
|
||||
+ (1.23e5 * Math.pow(beta, 3)) / ReD;
|
||||
} else if (ReD > 2e6) {
|
||||
Cd = 0.996 - 0.00653 * Math.pow(beta, 5)
|
||||
+ 0.031 * Math.pow(beta, 2.5) * Math.log10(ReD/1e6);
|
||||
} else {
|
||||
throw new IllegalArgumentException("雷诺数超出有效范围(ReD ≥ 2×10⁵)");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 粗糙度修正（ISO 9300 C.2.3）
|
||||
double roughnessFactor = 1 - 0.012 * (flow.getdThroatRoughness()/0.4e-6);
|
||||
Cd *= roughnessFactor;
|
||||
|
||||
/*=============================
|
||||
* 3. 膨胀系数计算
|
||||
==============================*/
|
||||
double pressureRatio = flow.getdDp() / flow.getdPf();
|
||||
double epsilon = 1 - (0.41 + 0.35 * Math.pow(beta, 4)) * pressureRatio
|
||||
/ gas.getdKappa_ISO();
|
||||
|
||||
// 高速流修正 (Ma > 0.25)
|
||||
if (flow.getdMachNumber() > 0.25) { // 需添加Mach数计算
|
||||
epsilon *= 1 - 0.05 * Math.pow(flow.getdMachNumber(), 2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*=============================
|
||||
* 4. 雷诺数特殊处理
|
||||
==============================*/
|
||||
// 使用喉部直径计算雷诺数
|
||||
double ReThroat = (gas.getdRhof() * flow.getdVelocityFlow() * d)
|
||||
/ gas.getdMu();
|
||||
flow.setdRnPipe(ReThroat); // 更新雷诺数
|
||||
|
||||
/*=============================
|
||||
* 5. 执行最终计算
|
||||
==============================*/
|
||||
calculateFinalFlow(flow, gas, Cd, epsilon);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 圆柱喉部专用雷诺数计算
|
||||
private static double calculateReynoldsForCylindrical(FlowProps flow, GasProps gas) {
|
||||
double Q = flow.getdVFlowf(); // 临时工况流量
|
||||
double d = flow.getdThroatD()/1000;
|
||||
double A = Math.PI * d * d / 4;
|
||||
double u = Q / A; // 喉部流速
|
||||
return (gas.getdRhof() * u * d) / gas.getdMu();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 马赫数计算（需在FlowProps中添加dMachNumber字段）
|
||||
private double calculateMachNumber(FlowProps flow, GasProps gas) {
|
||||
double velocity = flow.getdVelocityFlow();
|
||||
double sos = gas.getdSOS(); // 声速
|
||||
return velocity / sos;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
public static double convertRoughness(double value, int unit) {
|
||||
switch(unit) {
|
||||
case 1: return value * 1e-6; // μm → m
|
||||
case 2: return value * 1.638e-5; // μin → m
|
||||
default: return value;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
private void checkHighSpeedEffect(FlowProps flow, GasProps gas) {
|
||||
double Ma = calculateMachNumber(flow, gas);
|
||||
flow.setdMachNumber(Ma);
|
||||
if (Ma > 0.25) {
|
||||
System.out.println("警告：马赫数超过0.25，已启用高速修正");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
public static void validateThroatGeometry(double beta, double L, double d) {
|
||||
if (L/d < 0.6 || L/d > 0.8) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException(
|
||||
String.format("喉部长度比例异常(L/d=%.2f)，需满足0.6≤L/d≤0.8", L/d));
|
||||
}
|
||||
if (beta < 0.4 || beta > 0.7) {
|
||||
throw new IllegalArgumentException(
|
||||
String.format("β=%.3f超出圆柱喉部有效范围", beta));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@ -516,6 +516,54 @@ public class FlowProps {
|
||||
this.dKappa = dKappa;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdFpv() {
|
||||
return dFpv;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdFpv(double dFpv) {
|
||||
this.dFpv = dFpv;
|
||||
}
|
||||
public double getdNozellCdModel() {
|
||||
return dNozellCdModel;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdNozellCdModel(double dNozellCdModel) {
|
||||
this.dNozellCdModel = dNozellCdModel;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdNozellReDCorrectionType() {
|
||||
return dNozellReDCorrectionType;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdNozellReDCorrectionType(double dNozellReDCorrectionType) {
|
||||
this.dNozellReDCorrectionType = dNozellReDCorrectionType;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
public double getdNozzleType() {
|
||||
return dNozzleType;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdNozzleType(double dNozzleType) {
|
||||
this.dNozzleType = dNozzleType;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdThroatD() {
|
||||
return dThroatD;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdThroatD(double dThroatD) {
|
||||
this.dThroatD = dThroatD;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdUpstreamR() {
|
||||
return dUpstreamR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdUpstreamR(double dUpstreamR) {
|
||||
this.dUpstreamR = dUpstreamR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
private int dZcalbz; // 压缩因子计算标准
|
||||
private int dCbtj; // 计量参比条件压力
|
||||
private double dPb_M; // 计量参比条件压力
|
||||
@ -569,13 +617,7 @@ public class FlowProps {
|
||||
private double dFG; // 求相对密度系数 FG
|
||||
private double dFT; // 求流动温度系数 FT
|
||||
|
||||
public double getdFpv() {
|
||||
return dFpv;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdFpv(double dFpv) {
|
||||
this.dFpv = dFpv;
|
||||
}
|
||||
|
||||
private double dFpv; // 求超压缩因子 Fpv
|
||||
|
||||
@ -595,9 +637,54 @@ public class FlowProps {
|
||||
private double dBeta; // 直径比
|
||||
private double dKappa; // 等熵指数
|
||||
|
||||
private double dNozzleType; // 0表示长径喷嘴，1表示文丘里喷嘴 2 圆柱形喉部文丘里喷嘴
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
private double dThroatD; // 文丘里喉部直径（单位同dOrificeD）
|
||||
private double dUpstreamR; // 上游曲率半径（长径喷嘴专用）
|
||||
|
||||
private double dNozellCdModel; // 流出系数模型//0 ISO 9300标准模型 //1 Humble et al.模型 //2 用户自定义值
|
||||
private double dNozellReDCorrectionType; // 流出系数模型//0 不修正 //1 ISO9300建议方法修正模型 //2 Bendick
|
||||
|
||||
// Getters and Setters
|
||||
|
||||
// 喷嘴类型枚举 (ISO 9300-2022)
|
||||
public static final int NOZZLE_LONG_RADIUS = 0; // 长径喷嘴
|
||||
public static final int NOZZLE_VENTURI = 1; // 文丘里喷嘴
|
||||
public static final int NOZZLE_CYLINDRICAL = 2; // 圆柱形喉部文丘里喷嘴
|
||||
|
||||
// 在FlowProps类中添加
|
||||
private double dThroatLength; // 喉部长度
|
||||
|
||||
public double getdThroatLength() {
|
||||
return dThroatLength;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdThroatLength(double dThroatLength) {
|
||||
this.dThroatLength = dThroatLength;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdThroatRoughness() {
|
||||
return dThroatRoughness;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdThroatRoughness(double dThroatRoughness) {
|
||||
this.dThroatRoughness = dThroatRoughness;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdMachNumber() {
|
||||
return dMachNumber;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdMachNumber(double dMachNumber) {
|
||||
this.dMachNumber = dMachNumber;
|
||||
}
|
||||
|
||||
private double dThroatRoughness; // 表面粗糙度 (m)
|
||||
private double dMachNumber; // 马赫数
|
||||
|
||||
// 补充getter/setter
|
||||
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -1,6 +1,19 @@
|
||||
package com.ruoyi.ngCalTools.model;
|
||||
|
||||
public class GasProps {
|
||||
public class GasProps implements Cloneable {
|
||||
|
||||
// 重写 clone() 方法
|
||||
@Override
|
||||
public GasProps clone() {
|
||||
try {
|
||||
return (GasProps) super.clone();
|
||||
} catch (CloneNotSupportedException e) {
|
||||
// 因为已经实现了 Cloneable 接口，所以不会抛出该异常
|
||||
throw new AssertionError();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
// corresponds to the control group in meter classes
|
||||
public int lStatus; // calculation status 计算状态
|
||||
public boolean bForceUpdate; // 执行全部计算的标志 signal to perform full calculation
|
||||
@ -508,6 +521,43 @@ public class GasProps {
|
||||
public double dC3C4; // C3C4组分含量 (kg/m3)
|
||||
public String dngComponents; //组分的组合字符串 从前端传过来
|
||||
|
||||
// 新增高精度物性参数
|
||||
private double dMu; // 动态粘度 (Pa·s)
|
||||
private double dNu; // 运动粘度 (m²/s)
|
||||
|
||||
public double getdMu() {
|
||||
return dMu;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdMu(double dMu) {
|
||||
this.dMu = dMu;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdNu() {
|
||||
return dNu;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdNu(double dNu) {
|
||||
this.dNu = dNu;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdZ_ISO9300() {
|
||||
return dZ_ISO9300;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdZ_ISO9300(double dZ_ISO9300) {
|
||||
this.dZ_ISO9300 = dZ_ISO9300;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public double getdKappa_ISO() {
|
||||
return dKappa_ISO;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public void setdKappa_ISO(double dKappa_ISO) {
|
||||
this.dKappa_ISO = dKappa_ISO;
|
||||
}
|
||||
|
||||
private double dZ_ISO9300;// ISO 9300专用压缩因子
|
||||
private double dKappa_ISO;// ISO 9300专用等熵指数
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -10,7 +10,7 @@ public class GBT11062Service {
|
||||
int[] aiCID = new int[21];// component IDs
|
||||
double[] dXi = new double[21];// mole fraction of component i
|
||||
// 初始化 adTableMri 数组
|
||||
double[] adTableMri = { 16.0430, 28.0135, 44.0100, 30.0700, 44.0970, 18.0153, 34.0820, 2.0159, 28.0100, 31.9988, 58.1230, 58.1230, 72.1500, 72.1500, 86.1770, 100.2040, 114.2310, 128.2580, 142.2850, 4.0026, 39.9480 };
|
||||
static double[] adTableMri = { 16.0430, 28.0135, 44.0100, 30.0700, 44.0970, 18.0153, 34.0820, 2.0159, 28.0100, 31.9988, 58.1230, 58.1230, 72.1500, 72.1500, 86.1770, 100.2040, 114.2310, 128.2580, 142.2850, 4.0026, 39.9480 };
|
||||
// 初始化 adTablePc 数组
|
||||
double[] adTablePc = { 4.604, 3.399, 7.382, 4.88, 4.249, 22.118, 9.005, 1.297, 3.499, 5.081, 3.648, 3.797, 3.381, 3.369, 3.012, 2.736, 2.486, 0, 0, 0.2275, 4.876 };
|
||||
// 初始化 adTableTc 数组
|
||||
|
||||
@ -0,0 +1,174 @@
|
||||
package com.ruoyi.ngCalTools.service;
|
||||
|
||||
import com.ruoyi.ngCalTools.model.GasProps;
|
||||
|
||||
public class ISO9300Service {
|
||||
|
||||
// 基于Chapman-Enskog理论的计算 高精度粘度计算 音速喷嘴ISO9300
|
||||
public static double calculateViscosity(GasProps gas) {
|
||||
double BOLTZMANN = 1.380649e-23; // 玻尔兹曼常数 (J/K)
|
||||
double Avogadro = 6.02214076e23; // 添加阿伏伽德罗常数
|
||||
LJ mixLj = getLJParameters(gas); // Lennard-Jones参数
|
||||
// 转换为SI单位
|
||||
double sigma = mixLj.sigma ; // Å → m
|
||||
double epsilon = mixLj.epsilonK * BOLTZMANN; // K →
|
||||
|
||||
// 计算无量纲温度
|
||||
double T = gas.getdTf();
|
||||
double Tstar = T * BOLTZMANN / epsilon;
|
||||
|
||||
double omega = getOmega(Tstar);
|
||||
|
||||
// 查普曼-恩斯柯格公式
|
||||
double M_avg = gas.getdMrx() / 1000; // g/mol → kg/mol
|
||||
double m = M_avg / Avogadro;
|
||||
double viscosity = 5.0 / 16.0 * Math.sqrt(Math.PI * m * BOLTZMANN * T)
|
||||
/ (Math.PI * Math.pow(sigma, 2) * omega);
|
||||
|
||||
gas.setdMu(viscosity);
|
||||
return viscosity;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
public static LJ getLJParameters(GasProps gas) {
|
||||
double sigmaMix = 0;
|
||||
double epsilonKMix = 0;
|
||||
int n = gas.adMixture.length;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = 0; j < n; j++) {
|
||||
|
||||
double xixj = gas.adMixture[i] * gas.adMixture[j];
|
||||
// Lorentz规则
|
||||
double sigmaPair = (LjParameters[i][0] + LjParameters[j][0]) / 2;
|
||||
sigmaMix += xixj * sigmaPair;
|
||||
// Berthelot规则 + 极性修正
|
||||
double epsilonPair = Math.sqrt(LjParameters[i][1] * LjParameters[j][1]) * polarityFactors[i] * polarityFactors[j];
|
||||
epsilonKMix += xixj * epsilonPair;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return new LJ(sigmaMix, epsilonKMix);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 天然气21个组分的LJ参数
|
||||
|
||||
public static double[][] LjParameters = {
|
||||
{3.758e-10, 148.6}, // 甲烷 C1
|
||||
{3.798e-10, 71.4}, // 氮气 N2
|
||||
{3.941e-10, 195.2}, // 二氧化碳 CO2
|
||||
{4.443e-10, 215.7}, // 乙烷 C2
|
||||
{5.118e-10, 237.1}, // 丙烷 C3
|
||||
{2.75e-10, 80.0}, // 水 H2O
|
||||
{3.623e-10, 301.1}, // 硫化氢 H2S
|
||||
{2.827e-10, 59.7}, // 氢气 H2
|
||||
{3.690e-10, 91.7}, // 一氧化碳 CO
|
||||
{3.467e-10, 106.7}, // 氧气 O2
|
||||
{5.278e-10, 267.0}, // 异丁烷 iC4
|
||||
{5.341e-10, 274.7}, // 正丁烷 nC4
|
||||
{5.734e-10, 330.1}, // 异戊烷 iC5
|
||||
{5.784e-10, 341.1}, // 正戊烷 nC5
|
||||
{6.260e-10, 412.3}, // 己烷 C6
|
||||
{6.812e-10, 467.3}, // 庚烷 C7（注：此处庚烷参数按趋势估算）
|
||||
{7.294e-10, 532.1}, // 辛烷 C8（注：此处辛烷参数按趋势估算）
|
||||
{7.700e-10, 614.2}, // 壬烷 C9（注：此处壬烷参数按趋势估算）
|
||||
{8.170e-10, 681.5}, // 癸烷 C10（注：此处癸烷参数按趋势估算）
|
||||
{2.551e-10, 10.22}, // 氦气 He
|
||||
{3.405e-10, 124.0} // 氩气 Ar
|
||||
};
|
||||
// 极性修正系数（1.0表示非极性）
|
||||
// 极性修正系数数组（与LjParameters数组顺序严格对应）
|
||||
private static final double[] polarityFactors = {
|
||||
// 1. 甲烷 C1
|
||||
1.00, // 非极性分子（对称四面体结构）
|
||||
|
||||
// 2. 氮气 N2
|
||||
1.02, // 微弱四极矩（J. Chem. Phys. 129, 034306）
|
||||
|
||||
// 3. 二氧化碳 CO2
|
||||
1.05, // 四极矩修正（Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 5, 1964–1972）
|
||||
|
||||
// 4. 乙烷 C2
|
||||
1.00, // 非极性（对称结构）
|
||||
|
||||
// 5. 丙烷 C3
|
||||
1.00, // 非极性（链状烷烃）
|
||||
|
||||
// 6. 水 H2O
|
||||
1.18, // 强极性修正（J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15, 7053–7062）
|
||||
|
||||
// 7. 硫化氢 H2S
|
||||
1.12, // 中等极性（J. Chem. Eng. Data 2008, 53, 3, 726–729）
|
||||
|
||||
// 8. 氢气 H2
|
||||
1.00, // 非极性（同核双原子）
|
||||
|
||||
// 9. 一氧化碳 CO
|
||||
1.03, // 微弱偶极矩（J. Mol. Liq. 2020, 320, 114432）
|
||||
|
||||
// 10. 氧气 O2
|
||||
1.01, // 微弱顺磁性（通常视为非极性）
|
||||
|
||||
// 11. 异丁烷 iC4
|
||||
1.00, // 支链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 12. 正丁烷 nC4
|
||||
1.00, // 直链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 13. 异戊烷 iC5
|
||||
1.00, // 支链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 14. 正戊烷 nC5
|
||||
1.00, // 直链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 15. 己烷 C6
|
||||
1.00, // 长链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 16. 庚烷 C7
|
||||
1.00, // 长链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 17. 辛烷 C8
|
||||
1.00, // 长链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 18. 壬烷 C9
|
||||
1.00, // 长链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 19. 癸烷 C10
|
||||
1.00, // 长链烷烃（非极性）
|
||||
|
||||
// 20. 氦气 He
|
||||
1.00, // 惰性气体（非极性）
|
||||
|
||||
// 21. 氩气 Ar
|
||||
1.00 // 惰性气体（非极性）
|
||||
};
|
||||
// 碰撞积分Ω(2,2)* 近似计算（Neufeld多项式）
|
||||
private static double getOmega(double Tstar) {
|
||||
if (Tstar < 0.1) {
|
||||
return 2.0 / (3.0 * Tstar); // 低温量子修正
|
||||
} else if (Tstar > 400) {
|
||||
return 0.92 * Math.log(Tstar) / Tstar; // 高温渐近解
|
||||
} else {
|
||||
double A = 1.16145;
|
||||
double B = 0.14874;
|
||||
double C = 0.52487;
|
||||
double D = 0.77320;
|
||||
double E = 2.16178;
|
||||
double F = 2.43787;
|
||||
return A / Math.pow(Tstar, B)
|
||||
+ C / Math.exp(D * Tstar)
|
||||
+ E / Math.exp(F * Tstar);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
public static class LJ {
|
||||
public final double sigma; // 碰撞直径 (m)
|
||||
public final double epsilonK; // ε/k (K)
|
||||
|
||||
public LJ(double sigma, double epsilonK) {
|
||||
this.sigma = sigma;
|
||||
this.epsilonK = epsilonK;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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