Как задать энтропию и энтальпию как функции температуры?

[gebbels 1]

Добрый день, уважаемые специалисты.

При моделировании течения газа с большими скоростями решил задать удельную теплоёмкость, теплопроводность, вязкость, энтропию и энтальпию как функции температуры. Нашёл таблицы NASA, сапроксимировал кусочными полиномами. С первыми тремя проблем нет, вбиваю коэффициенты и всё. А вот для энтропии и энтальпии вариантов выбора нет. То есть только константы. Даже пользовательскую функцию нет возможности подключить. В текстовом интерфейсе в методах задания тоже только constant. А с чем собственно связано такое ограничение и можно ли его обойти?

Видел в UDF-мануале пример подключения модели реального газа целиком через функцию. Но мне такого не надо, меня и модель идеального газа вполне устраивает, а вот что делать с этими параметрами?

[HFL 34]

Добрый день, уважаемые специалисты.

При моделировании течения газа с большими скоростями решил задать удельную теплоёмкость, теплопроводность, вязкость, энтропию и энтальпию как функции температуры. Нашёл таблицы NASA, сапроксимировал кусочными полиномами. С первыми тремя проблем нет, вбиваю коэффициенты и всё. А вот для энтропии и энтальпии вариантов выбора нет. То есть только константы. Даже пользовательскую функцию нет возможности подключить. В текстовом интерфейсе в методах задания тоже только constant. А с чем собственно связано такое ограничение и можно ли его обойти?

Видел в UDF-мануале пример подключения модели реального газа целиком через функцию. Но мне такого не надо, меня и модель идеального газа вполне устраивает, а вот что делать с этими параметрами?

В модели термически совершенного газа (<noindex>thermally perfect gas mode</noindex>l) энтальпия находится

как сумма энтальпии образования вещества при НУ плюс интеграл от температуры НУ до искомой температуры Cp(T)dT. Соответственно так как для термически совершенного газа принимается условие отсутствия химических реакций - энтальпия образования вещества при НУ считается неизменной а зависимость Сp(T) уже имеет место быть.

PS: Собственно задание энтальпии отличной от энтальпии образования при НУ это как правило не что иное как задание отклонения ваших условий от нормальных (Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па)

PPS: с полиномами нужно быть аккуратнее. Если температура выскочит за пределы, в которых определены коэффициенты вашего полинома, результат может быть непредсказуем.

[gebbels 1]

В модели термически совершенного газа (<noindex>thermally perfect gas mode</noindex>l) энтальпия находится

как сумма энтальпии образования вещества при НУ плюс интеграл от температуры НУ до искомой температуры Cp(T)dT. Соответственно так как для термически совершенного газа принимается условие отсутствия химических реакций - энтальпия образования вещества при НУ считается неизменной а зависимость Сp(T) уже имеет место быть.

PS: Собственно задание энтальпии отличной от энтальпии образования при НУ это как правило не что иное как задание отклонения ваших условий от нормальных (Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па)

PPS: с полиномами нужно быть аккуратнее. Если температура выскочит за пределы, в которых определены коэффициенты вашего полинома, результат может быть непредсказуем.

Разбирался в том, что вы написали. Что-то до меня туго эта тема доходит. А тогда такой вопрос: правильно ли я понимаю, что вообще-то в действительности энтальпия переменная, а мы задаём только одно число при НУ?

А как учесть то, что у меня есть в расчёте хим реакции? Просто если включить одну из моделей реального газа, то вариантов для выбора всё равно не появляется.

[HFL 34]

Разбирался в том, что вы написали. Что-то до меня туго эта тема доходит. А тогда такой вопрос: правильно ли я понимаю, что вообще-то в действительности энтальпия переменная, а мы задаём только одно число при НУ?

А как учесть то, что у меня есть в расчёте хим реакции? Просто если включить одну из моделей реального газа, то вариантов для выбора всё равно не появляется.

Если у вас есть химическая реакция то у вас есть энтальпия образования исходных реагентов и энтальпия образования продуктов сгорания. Соответственно при сгорании (переходе исходных реагентов в продукты сгорания) тепловой эффект реакции будет равен разности этих энтальпий. Эти эффекты учитываются через уравнение баланса энтальпий и уравнение концентраций компонентов. Строго говоря если в вашей системе N компонентов то необходимо записать N-1 уравнение концентрации.

Чтобы не городить N-1 уравнений можно упростить модель, введя скажем 3 компонента (горючее, окислитель, продукты сгорания) а эффект от образования промежуточных компонентов реакции можно заменить "переменной" энтальпией этих 3-х компонентов, например зависящей от температуры. Но в самом простом случае можно этим перенебречь и считать энтальпии неизменными.

PS: Перед изучением того или иного пакета прикладного ПО для моделирования горения настоятельно рекомендую прочесть хотя бы простенькое пособие по химической термодинамике. После этого вы сможете найти все ответы на ваши вопросы непосредственно в мануале к данному пакету. У того же Fluent-а теоретическая часть написано весьма доходчиво.

[gebbels 1]

Если у вас есть химическая реакция то у вас есть энтальпия образования исходных реагентов и энтальпия образования продуктов сгорания. Соответственно при сгорании (переходе исходных реагентов в продукты сгорания) тепловой эффект реакции будет равен разности этих энтальпий. Эти эффекты учитываются через уравнение баланса энтальпий и уравнение концентраций компонентов. Строго говоря если в вашей системе N компонентов то необходимо записать N-1 уравнение концентрации.

Чтобы не городить N-1 уравнений можно упростить модель, введя скажем 3 компонента (горючее, окислитель, продукты сгорания) а эффект от образования промежуточных компонентов реакции можно заменить "переменной" энтальпией этих 3-х компонентов, например зависящей от температуры. Но в самом простом случае можно этим перенебречь и считать энтальпии неизменными.

PS: Перед изучением того или иного пакета прикладного ПО для моделирования горения настоятельно рекомендую прочесть хотя бы простенькое пособие по химической термодинамике. После этого вы сможете найти все ответы на ваши вопросы непосредственно в мануале к данному пакету. У того же Fluent-а теоретическая часть написано весьма доходчиво.

А с чего вы решили, что речь идёт о ракциях горения? На самом деле вопрос относится к реакциям диссоциации кислорода и азота, а также к образованию оксида азота и иона no+ при гиперзвуковых скоростях.

[HFL 34]

А с чего вы решили, что речь идёт о ракциях горения? На самом деле вопрос относится к реакциям диссоциации кислорода и азота, а также к образованию оксида азота и иона no+ при гиперзвуковых скоростях.

Реакции диссоциации отличаются от реакций горения только тем что они полностью обратимы.