Exemple #1
0
 /**
  * Mit dieser Methode kann ein Massenelement eines Gases mit der Temperatur T_m der Zone mit der
  * Temperatur T_Zone zugemischt werden. Die sich ergebende Mischungstemperatur wird für
  * VERÄNDERLICHE CVs und ein adiabates System nach dem ersten HS berechnet. Das Volumen der Zone
  * bleibt Konstant --> das zugemischte Massenelement leistet Verschiebearbeit!
  *
  * @param m_Zu --> zugemischtes Massenelement [kg]
  * @param T_Zu --> Temperatur des zugemischten Massenelements [K]
  * @param s_Zu --> Zusammensetzung des Massenelements
  */
 public void massenElementZumischenKonstVol(double m_Zu, double T_Zu, Spezies s_Zu) {
   // adiabate Mischungstemperatur nach dem ersten Hauptsatz
   double Tm = 278.15, U1, U_zu, U1m, U_zum, Cvm1, Cv_zum, F, dF, Tm_buffer;
   U1 = gg_Zone.get_u_mass(T_Zone) * m_Zone;
   U_zu = s_Zu.get_u_mass(T_Zu) * m_Zu;
   int idx = 0;
   // Newtonverfahren für F(Tm)= U1(T1)+U2(T2)-U1(Tm)-U2(Tm)=0
   // mit dF/dT=-m1*Cv1(Tm)-m2*Cv2(Tm)
   do {
     Tm_buffer = Tm;
     U1m = gg_Zone.get_u_mass(Tm) * m_Zone;
     U_zum = s_Zu.get_u_mass(Tm) * m_Zu;
     Cvm1 = gg_Zone.get_cv_mass(Tm) * m_Zone;
     Cv_zum = s_Zu.get_cv_mass(Tm) * m_Zu;
     F = U1 + U_zu - U1m - U_zum;
     dF = -Cvm1 - Cv_zum;
     Tm = Tm - F / dF;
     idx++;
   } while (idx < 1000 && Math.abs(Tm - Tm_buffer) > 0.1);
   if (idx >= 1000) {
     try {
       throw new MiscException("t");
     } catch (MiscException me) {
       me.log_Warning("Mangelnde Konvergenz bei der Berechnung der Mischungstemperatur");
     }
   }
   T_Zone = Tm;
   // dieser Aufruf muss nach der Temperaturberechnung erfolgen da sich hier die Masse der Zone
   // ändert
   massenElementZumischen(m_Zu, s_Zu);
 }
Exemple #2
0
  /**
   * Erzeugt eine Zonen mit den angegebenen Startparametern
   *
   * @param p_init
   * @param V_init
   * @param T_init
   * @param m_init
   * @param gg GasGemsich oder Spezies
   * @param burns
   * @param id
   */
  public Zone(
      CasePara cp,
      double p_init,
      double V_init,
      double T_init,
      double m_init,
      Spezies gg,
      boolean burns,
      int id) {

    CP = cp;

    //			if(Bremo.get_casePara().get_zonenVerwaltung().existsID(id))
    //				throw new IllegalArgumentException("Zone: " +
    //				"Es wurde versucht eine Zone mit einer bereits bestehenden ID zu erzeugen");

    this.GG_SOLVER = cp.OHC_SOLVER;
    this.ID = id; // TODO ZonenID automatisch Verwalten?
    this.gg_Zone = new GasGemisch("ggZone" + id);
    this.burns = burns;

    Hashtable<Spezies, Double> einzelMassen = new Hashtable<Spezies, Double>();

    if (gg.isGasGemisch() && !CP.SPEZIES_FABRIK.isToIntegrate(gg)) {
      einzelMassen =
          this.get_einzelMassenHash(
              ((GasGemisch) gg).get_speziesMassenBruecheDetailToIntegrate(), m_init);
    } else {
      einzelMassen.put(gg, m_init);
    }
    this.set_p_V_T_mi(p_init, V_init, T_init, einzelMassen);
  }
Exemple #3
0
  /**
   * Mit dieser Methode kann eine Zone mit einer anderen gemischt werden. Das Volumen der beiden
   * Zonen wird addiert entsprechent wird keine Verschiebearbeit geleistet. Temperaur, Masse und
   * Zusammensetzung werden entsprechend {@link massenElementZumischen} berechnet
   *
   * @param Zone zone2 --> die Zone die zugemischt werden soll
   */
  public void zoneZumischen(Zone zone2) {

    double m_Zu = zone2.get_m();
    double T_Zu = zone2.get_T();
    double V_Zu = zone2.get_V();
    Spezies s_Zu = zone2.get_ggZone();

    // Nach dem 1HS gilt: -pdV+dm*h=dU --> -p*deltaV+deltaH=deltaU=U2-U1 --> U2=U1+deltaH-p*deltaV
    double H_zu = m_Zu * s_Zu.get_h_mass(T_Zu);
    // deltaV=V_zu  außerdem ist der Druck in beiden Zonen identisch
    double U2_Zone_mass = m_Zone * gg_Zone.get_u_mass(T_Zone) + H_zu - p_Zone * V_Zu;
    // dieser Aufruf muss vor der Temperaturberechnung erfolgen da sich hier die Masse und die
    // Zusammensetzung
    // der Zone ändert
    massenElementZumischen(m_Zu, s_Zu);
    // Berechnen der Mischungstemperatur
    T_Zone = gg_Zone.get_T4u_mass(U2_Zone_mass / m_Zone);
  }
Exemple #4
0
 /**
  * Mit dieser Methode kann ein Massenelement eines Gases mit der Temperatur T_m der Zone mit der
  * Temperatur T_Zone zugemischt werden. Die sich ergebende Mischungstemperatur wird für
  * VERÄNDERLICHE CVs und ein adiabates System nach dem ersten HS berechnet. Das Volumen der Zone
  * bleibt Konstant --> das zugemischte Massenelement leistet Verschiebearbeit!
  *
  * @param m_Zu --> zugemischtes Massenelement [kg]
  * @param T_Zu --> Temperatur des zugemischten Massenelements [K]
  * @param s_Zu --> Zusammensetzung des Massenelements
  */
 public void massenElementZumischenKonstVolEinfacher(double m_Zu, double T_Zu, Spezies s_Zu) {
   // Nach dem 1HS gilt: dm*h=dU
   double dH = m_Zu * s_Zu.get_h_mass(T_Zu);
   double U_Zone_mass_temp = m_Zone * gg_Zone.get_u_mass(T_Zone) + dH;
   // dieser Aufruf muss vor der Temperaturberechnung erfolgen da sich hier die Masse und die
   // Zusammensetzung
   // der Zone ändert
   massenElementZumischen(m_Zu, s_Zu);
   // Berechnen der Mischungstemperatur
   U_Zone_mass_temp = U_Zone_mass_temp / m_Zone;
   T_Zone = gg_Zone.get_T4u_mass(U_Zone_mass_temp);
 }
Exemple #5
0
  public double get_bY() {

    Enumeration<Spezies> e;
    Spezies spez;

    double sum_dmj_Rj = 0D;
    e = dmj_ein.keys();
    while (e.hasMoreElements()) {
      spez = e.nextElement();
      sum_dmj_Rj = sum_dmj_Rj + dmj_ein.get(spez) * spez.get_R();
    }
    e = null;
    e = dm_aus.keys();
    while (e.hasMoreElements()) {
      spez = e.nextElement();
      sum_dmj_Rj = sum_dmj_Rj - dm_aus.get(spez) * spez.get_R();
    }

    double bY = T_Zone * sum_dmj_Rj;
    return bY;
  }
Exemple #6
0
  public static Zone zonenMischen(CasePara cp, Zone z1, Zone z2, boolean burns, int ID) {
    double p = z1.get_p(); // fuer beide Zonen gleich
    double m1 = z1.get_m();
    double T1 = z1.get_T();
    double V1 = z1.get_V();
    Spezies s1 = z1.get_ggZone();

    double m2 = z2.get_m();
    double T2 = z2.get_T();
    double V2 = z2.get_V();
    Spezies s2 = z2.get_ggZone();

    // Erzeugen einer Spezies die durch die Mischung der beiden ZonenSpezies entsteht
    GasGemisch s0 = new GasGemisch("zonenGemisch");
    Hashtable<Spezies, Double> ht0 = new Hashtable<Spezies, Double>(3);
    double mGes = m1 + m2;
    ht0.put(s1, m1 / mGes);
    ht0.put(s2, m2 / mGes);
    s0.set_Gasmischung_massenBruch(ht0);
    // Berechnung der Mischungstemperatur
    // 1.HS --> Kontrollraumgrenze wird um beide Zonen gelegt
    // Dann gilt: Umisch=U1+U2;
    double Umisch = m1 * s1.get_u_mass(T1) + m2 * s2.get_u_mass(T2);
    // Berechnung der Temperatur bei der die innere Energie von Spezies s0=Umisch ist.
    // Dies entspricht der Mischungstemperatur
    double T0 = s0.get_T4u_mass(Umisch / mGes);
    // Das Volumen beider Zonen wird addiert
    double V0 = V1 + V2;

    // Test ob alles stimmt
    double pV = z1.get_p() * V0;
    double mRT = mGes * T0 * s0.get_R();
    double T =
        (m1 * s1.get_cv_mass(T1) * T1 + m2 * s2.get_cv_mass(T2) * T2)
            / (m1 * s1.get_cv_mass(T1) + m2 * s2.get_cv_mass(T2));
    double deltaT = (T - T0) / T0 * 100;
    double T3 = pV / mGes / s0.get_R();
    double mRT2 = mGes * T * s0.get_R();
    double mRT3 = mGes * T3 * s0.get_R();
    // Fazit ueber die Gasgleichung geht es auch und zwar viel einfacher und genauer!

    Zone z0 = new Zone(cp, p, V0, T0, mGes, s0, burns, ID);
    return z0;
  }
Exemple #7
0
  /**
   * Mit dieser Methode kann ein Massenelement eines Gases der Zone zugemischt werden. --> es wird
   * nur die Zusammensetzung und die Gesamtmasse der Zone geändert nicht aber die Temperatur
   *
   * @param idx --> Rechenindex
   * @param mZu --> zugemischtes Massenelement [kg]
   * @param sZu --> SpeziesObjekt des Massenelements
   */
  public void massenElementZumischen(double mZu, Spezies sZu) {

    Hashtable<Spezies, Double> massenBruchHash_Zone = gg_Zone.get_speziesMassenBruecheDetail();

    Hashtable<Spezies, Double> massenBruchHashNeu = new Hashtable<Spezies, Double>(4);
    double m_Zone_neu = mZu + m_Zone;
    if (m_Zone_neu < 0) {
      try {
        throw new MiscException(
            "ERROR: Aus Zone " + ID + " wird mehr Masse entnommen als vorhanden ist");

      } catch (MiscException miscE) {
        miscE.stopBremo();
      }
    }
    Hashtable<Spezies, Double> einzelMassenHashIn = new Hashtable<Spezies, Double>();
    // einzelmassen der zugefuehrten Spezies bestimmen
    if (mZu < 0) {
      if (sZu.isGasGemisch()) {
        einzelMassenHashIn = // enthaelt negative Werte!!
            this.get_einzelMassenHash(((GasGemisch) sZu).get_speziesMassenBruecheDetail(), mZu);
      } else {
        einzelMassenHashIn.put(sZu, mZu);
      }
      // einzelmassen der Zone bestimmen
      Hashtable<Spezies, Double> einzelMassenHashZone =
          this.get_einzelMassenHash(massenBruchHash_Zone, m_Zone);

      // Addieren der einzelnen Massen von Zone und sZu
      Enumeration<Spezies> e = einzelMassenHashZone.keys();
      Spezies spez;
      double mTemp;

      while (e.hasMoreElements()) {
        spez = e.nextElement();
        mTemp = einzelMassenHashZone.get(spez);

        if (einzelMassenHashIn.containsKey(spez))
          mTemp = mTemp + einzelMassenHashIn.get(spez); // Wert in Hashtable ist negativ

        double massenBruch = mTemp / m_Zone_neu;
        massenBruchHashNeu.put(spez, massenBruch);

        if (massenBruch
            < 0) { // kommt vor wenn eine Masse entnommen werden soll die gar nicht in der Zone ist!
          try {
            throw new MiscException(
                "ERROR: In einer Zone tritt ein negativer Massenbruch auf \n"
                    + spez.get_name()
                    + ": "
                    + massenBruch);

          } catch (MiscException miscE) {
            massenBruchHashNeu.put(spez, 0d);
            //							miscE.stopBremo(); //TODO check mich
          }
        }
      }
    } else {
      massenBruchHashNeu.put(gg_Zone, m_Zone / m_Zone_neu);
      if (massenBruchHashNeu.containsKey(
          sZu)) { // ==True wenn der Zone eine Masse von sich selbst zugefuehrt wird
        massenBruchHashNeu.put(gg_Zone, 1D);
      } else massenBruchHashNeu.put(sZu, mZu / m_Zone_neu);
    }

    Hashtable<Spezies, Double> molenBruchHash = new Hashtable<Spezies, Double>(4);
    molenBruchHash = GasGemisch.Gasmischer.massenBruch2molenBruch(massenBruchHashNeu);

    GasGemisch gasGemisch = new GasGemisch(molenBruchHash, "");
    // würde man hier die
    gg_Zone.set_Gasmischung_molenBruch(gasGemisch.get_speziesMolenBruecheDetail());
    m_Zone = m_Zone_neu;
  }
Exemple #8
0
  public void set_dm_ein(double dm_zu, double T_zu, Spezies spez_zu) {
    if (dm_zu < 0) {
      throw new IllegalArgumentException(
          "Es wurde versucht die Methode \"set_massenstrom_ein()\" "
              + "mit einen negativen Massenstrom aufzurufen");
    }
    if (dm_zu != 0) { // wenn die Masse null ist mach garnichts			

      // Berechnen des Energiestroms
      double dU = spez_zu.get_u_mass(T_Zone) * dm_zu;
      sumdU = sumdU + dU;
      double dH = spez_zu.get_h_mass(T_zu) * dm_zu;
      sumdH = sumdH + dH;

      // Hinzufügen der Einzelmassen der zugefügten Spezies zur Hashtable dmj
      Hashtable<Spezies, Double> einzelMassenHash_zu = new Hashtable<Spezies, Double>();
      if (spez_zu.isGasGemisch() && CP.SPEZIES_FABRIK.isToIntegrate(spez_zu) == false) {

        Hashtable<Spezies, Double> massenBruchHash_zu =
            ((GasGemisch) spez_zu).get_speziesMassenBruecheDetailToIntegrate();

        // Erstellen der Hashtable mit den Einzelmassen der Grundspezies (CO2, O2, usw....
        einzelMassenHash_zu = this.get_einzelMassenHash(massenBruchHash_zu, dm_zu);

      } else {
        einzelMassenHash_zu.put(spez_zu, dm_zu);
      }

      // Hinzufügen der Änderung der Grundspeziesmassen
      Enumeration<Spezies> e = einzelMassenHash_zu.keys();
      Spezies spez;
      while (e.hasMoreElements()) {
        spez = e.nextElement();
        if (!CP.SPEZIES_FABRIK.isToIntegrate(spez)) {
          try {
            throw new BirdBrainedProgrammerException(
                "In Zone "
                    + this.ID
                    + " wurde eine Spezies "
                    + "("
                    + spez.get_name()
                    + ") eingebracht die nicht integriert werden soll"
                    + " (isToIntegrate() liefert false)");
          } catch (BirdBrainedProgrammerException bbpe) {
            bbpe.stopBremo();
          }
        }
        if (dmj_ein.containsKey(spez)) {
          dmj_ein.put(spez, einzelMassenHash_zu.get(spez) + dmj_ein.get(spez));
        } else {
          dmj_ein.put(spez, einzelMassenHash_zu.get(spez));
        }
      }
      //			e=null;
      //			e=einzelMassenHash_zu.keys();
      //			spez=null;
      //			double dmCheck=0;
      //			while(e.hasMoreElements()){
      //				spez=e.nextElement();
      //				dmCheck+=einzelMassenHash_zu.get(spez);
      //			}
      //			if(dmCheck!=dm_zu)
      //				System.out.println("Zone.set_dm_ein: dm_zu !=dmCheck " +((dmCheck-dm_zu)));
    }
  }
Exemple #9
0
  /**
   * Berechnet den Massenverlust bei entnahme einer BESTIMMTEN Spezies Dieser Aufruf sollte nur vom
   * einzonigen Modell benoetigt werden
   *
   * @param dm_a [kg] muss groeser Null sein
   * @throws NegativeMassException
   */
  public void set_dm_aus(double dm_a, Spezies spez) throws NegativeMassException {
    if (dm_a < 0)
      throw new IllegalArgumentException(
          "\"set_dm_aus()\"  wurde fuer Zone "
              + ID
              + " mit einem negativen Massenstrom aufgerufen");
    if (dm_a > 0) {
      // Hinzufügen der Einzelmassen der entnommenen Spezies zur Hashtable dmj
      Hashtable<Spezies, Double> einzelMassenHash_aus = new Hashtable<Spezies, Double>();
      if (spez.isGasGemisch() && CP.SPEZIES_FABRIK.isToIntegrate(spez) == false) {
        Hashtable<Spezies, Double> massenBruchHash_aus =
            ((GasGemisch) spez).get_speziesMassenBruecheDetailToIntegrate();

        // Erstellen der Hashtable mit den Einzelmassen der Grundspezies (CO2, O2, usw....
        einzelMassenHash_aus = this.get_einzelMassenHash(massenBruchHash_aus, dm_a);

      } else {
        einzelMassenHash_aus.put(spez, dm_a);
      }
      // Hinzufügen der Änderung der Grundspeziesmassen
      Enumeration<Spezies> e = einzelMassenHash_aus.keys();
      Spezies spez1;
      while (e.hasMoreElements()) {
        spez1 = e.nextElement();
        if (!CP.SPEZIES_FABRIK.isToIntegrate(spez1)) {
          try {
            throw new BirdBrainedProgrammerException(
                "Aus Zone "
                    + this.ID
                    + " wurde eine Spezies "
                    + "("
                    + spez1.get_name()
                    + ") entnommen die nicht integriert werden soll"
                    + " (\"isToIntegrate()\" liefert false)");
          } catch (BirdBrainedProgrammerException bbpe) {
            bbpe.stopBremo();
          }
        }
        if (!gg_Zone.get_speziesMassenBruecheDetailToIntegrate().containsKey(spez1)
            && einzelMassenHash_aus.get(spez1)
                > 0) // Es kann sein, dass Spezies mit einem Massenbruch von 0 in der Hashtable
                     // stehen
        throw new NegativeMassException(
              "Aus Zone "
                  + this.ID
                  + " soll eine Spezies"
                  + "("
                  + spez1.get_name()
                  + ") entnommen werden "
                  + "die in der Zone nicht vorhanden ist");
      }

      e = null;
      e = einzelMassenHash_aus.keys();
      spez1 = null;
      while (e.hasMoreElements()) {
        spez1 = e.nextElement();
        if (this.dm_aus.containsKey(spez1)) {
          this.dm_aus.put(spez1, einzelMassenHash_aus.get(spez1) + dm_aus.get(spez1));
        } else {
          this.dm_aus.put(spez1, einzelMassenHash_aus.get(spez1));
        }
      }

      //			e=null;
      //			e=einzelMassenHash_aus.keys();
      //			spez1=null;
      //			double dmCheck=0;
      //			while(e.hasMoreElements()){
      //				spez1=e.nextElement();
      //				dmCheck+=einzelMassenHash_aus.get(spez1);
      //			}
      //			if(dmCheck!=dm_a)
      //				System.out.println("Zone.set_dm_aus: dm_a !=dmCheck " + ((dmCheck-dm_a)) );

      // das hier muss nach der NegativeMassException stehen!! Wenn die Exception geworfen
      // wird und dieser Code ist schon ausgefuehrt wuerde die Energie aber nicht dei Masse
      // beruecksichtigt
      double dU = spez.get_u_mass(T_Zone) * dm_a;
      sumdU = sumdU - dU;
      double dH = spez.get_h_mass(T_Zone) * dm_a;
      sumdH = sumdH - dH;
    }
  }
Exemple #10
0
  public void set_p_V_T_mi(
      double p_init, double V_init, double T_init, Hashtable<Spezies, Double> mi) {
    this.p_Zone = p_init;
    this.V_Zone = V_init;
    this.T_Zone = T_init;
    if (p_Zone <= 0
        || V_Zone <= 0
        || T_Zone <= 0
        || (((Double) p_Zone).isNaN())
        || (((Double) T_Zone).isNaN())
        || (((Double) V_Zone).isNaN())) {
      try {
        throw new NegativeMassException(
            "Falsche Werte in Zone "
                + this.ID
                + "\n V= "
                + V_Zone
                + "\n p= "
                + p_Zone
                + "\n T= "
                + T_Zone);
      } catch (NegativeMassException nmE) {
        nmE.log_Warning();
      }
    }
    if (CP.get_aktuelle_Rechenzeit() > CP.SYS.WRITE_INTERVAL_SEC) {
      // System.out.println("xsi: "+this.get_xsi());
      //	System.out.println("eta: " +this.get_eta());
    }

    if (T_Zone > T_max_Zone) T_max_Zone = T_Zone;

    // Überprüfen ob die Berechnung der Dissoziation Sinn macht
    if (T_max_Zone >= GG_SOLVER.get_T_Freeze() && burns) loeseChemGleichgwicht = true;

    // Berechnen der Gesamtmasse
    double mGes = 0.0D;
    double mi_;
    Enumeration<Spezies> e = mi.keys();
    Spezies spez;
    while (e.hasMoreElements()) {
      spez = e.nextElement();
      mi_ = mi.get(spez);
      if (mi_ < 0) {
        if (Math.abs(mi_) >= 0.00001 * CP.SYS.MINIMALE_ZONENMASSE) {
          try {
            throw new NegativeMassException(
                spez.get_name()
                    + " in Zone "
                    + this.ID
                    + " hatte eine negative Masse ("
                    + mi_
                    + "kg). Die Masse wurde auf null gesetzt!");
          } catch (NegativeMassException nmE) {
            nmE.log_Warning();
          }
        }
        mi_ = 0;
        mi.put(spez, mi_);
      }
      mGes = mGes + mi_;
    }
    spez = null;
    e = null;
    this.m_Zone = mGes;

    if (this.m_Zone > 0) {
      // Berechnen der Massenbrueche
      Hashtable<Spezies, Double> massenBrueche = new Hashtable<Spezies, Double>();
      e = mi.keys();
      double xi;
      while (e.hasMoreElements()) {
        spez = e.nextElement();
        xi = mi.get(spez) / mGes;
        massenBrueche.put(spez, xi);
      }
      gg_Zone.set_Gasmischung_massenBruch(massenBrueche);
      // Berechnen der Dissoziation
      if (loeseChemGleichgwicht == true)
        gg_Zone.set_Gasmischung_molenBruch(GG_SOLVER.get_GG_molenBrueche(p_Zone, T_Zone, gg_Zone));

    } else {
      Hashtable<Spezies, Double> massenBrueche = new Hashtable<Spezies, Double>();
      Spezies co2 = CP.SPEZIES_FABRIK.get_spezCO2();
      massenBrueche.put(co2, 1D); // TODO irgendwie uncool
      gg_Zone.set_Gasmischung_massenBruch(massenBrueche);
    }

    double pV = p_Zone * V_Zone;
    double mRT = m_Zone * gg_Zone.get_R() * T_Zone;
    // This accounts for inaccuracy during the integration process.
    // The differences in temperature should be very very small!!
    //			if(CP.get_time()>CP.convert_KW2SEC(5.2))
    //				System.out.println();
    if (pV != mRT && m_Zone > 0 && V_Zone > 0) {
      //	System.out.println("(pV-mRT)/pV: "+(pV-mRT)/pV*100);
      double T_temp = pV / m_Zone / gg_Zone.get_R();
      this.T_Zone = T_temp;
      double chkPv = pV - m_Zone * gg_Zone.get_R() * T_temp;
      double chkT = Math.abs((T_Zone - T_temp) / T_temp);
      if (chkT > 7.555e-3 && m_Zone > CP.SYS.MINIMALE_ZONENMASSE) {
        try {
          throw new MiscException(
              "The temperature of  zone  "
                  + this.ID
                  + " had to be adjusted too much! "
                  + "chkT= "
                  + chkT);
        } catch (MiscException me) {
          me.log_Warning();
        }
      }
    }

    dmj_ein = new Hashtable<Spezies, Double>();
    dm_aus = new Hashtable<Spezies, Double>();
    sumdQ = 0;
    sumdH = 0;
    sumdU = 0;
    dudp = this.calc_dudp_dRdp()[0];
    dRdp = this.calc_dudp_dRdp()[1];
    dudT = this.calc_dudT_dRdT()[0];
    dRdT = this.calc_dudT_dRdT()[1];
  }