/**
* 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);
}
/**
* 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);
}
/**
* 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);
}
/**
* 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);
}
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;
}
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;
}
/**
* 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;
}
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)));
}
}
/**
* 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;
}
}
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];
}
