实际气体模型参考

实际气体模型可用于考虑非理想行为，例如：可压缩性效应、可变比热、Van der Waals 力和非平衡热力学效应。

Simcenter STAR-CCM+ 中包含以下实际气体模型：

Peng-Robinson — 用于高压和低温情况
Redlich-Kwong — 用于高压和低温情况
Soave-Redlich-Kwong — 用于更复杂的温度处理
已修正的 Soave-Redlich-Kwong — 专门用于处理非极性分子的相平衡计算（[161]、[162]）
Van der Waals — 专门用于处理分子间引力
平衡空气 — 用于处理高温下的电离等效应。此模型对于模拟极超音速流非常有用，例如喷嘴流或重返大气层的流时。
IAPWS-IF97 蒸汽（适用于蒸汽）— 对于此模型，材料属性遵循 IAPWS-IF97 规范 [15]、[16]、[17]。


模型名称和缩写	Peng-Robinson		PR
	Redlich-Kwong		RK
	Soave-Redlich-Kwong		SRK
	已修正的 Soave-Redlich-Kwong 模型		mSRK
	Van der Waals		VdW
	平衡空气		EA
	IAPWS-IF97（蒸汽）		IAPWS-s
理论	Peng-Robinson 公式 Redlich-Kwong 公式 Soave-Redlich-Kwong 公式已修正的 Soave-Redlich-Kwong 公式 Van der Waals 公式平衡空气公式 IAPWS-IF97 模型
提供方式	连续体 > [物理连续体] > 模型 > 实际气体状态方程
节点路径示例	连续体 > Physics 1 > 模型 > Peng-Robinson
要求	状态方程：实际气体
属性	密度限制（PR、RK、SRK、mSRK、VdW、EA）
激活	模型控制（子节点）	密度限制（PR、RK、SRK、mSRK、VdW、EA）
	材料	请参见实际气体材料属性。
	监视器	振动能源
	场函数	请参见场函数。

实际气体材料属性

下表显示不同的实际气体模型使用了哪些材料属性。


	PR	RK	SRK	mSRK	VdW	EA	IAPWS-s
离心因子 $ω$	✓		✓	✓
临界压力 $p_{c}$	✓	✓	✓	✓	✓		✓
临界温度 $T_{c}$	✓	✓	✓	✓	✓		✓
逸度系数	✓	✓	✓	✓	✓
分子量	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
饱和压力							✓
饱和温度							✓
比热	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
声速						✓	✓

离心因子

临界压力

显示模型常数

p_{c}

（只读）。

临界温度

显示模型常数

T_{c}

（只读）。

逸度系数

气体混合物组分

i

的逸度与分压之比。Eqn. (21) 中的

ϕ_{i}

。对于理想气体，该系数为 1。

分子量

指定分子量

M

。

饱和压力

指定饱和压力。

饱和温度

指定液体沸腾以形成蒸汽相时相应饱和压力的温度。

比热

指定流体比热容

C_{p}

。


方法	对应方法节点
常数（SRK、mSRK、PR、RK、VdW）	常数使用标量分布值指定比热。
平衡空气 (EA)	平衡空气此节点不提供任何属性。
全激 (TNEq)	全激此节点不提供任何属性。
气体运动学（SRK、mSRK、PR、RK、VdW）使用气体运动学法计算比热。	气体运动学此节点不提供任何属性。选择气体运动学方法会添加以下材料属性：电子配分函数将模式数与特征温度 $θ_{i}$ 和模式简并 $g_{i}$ 结合使用来为电子能量指定配分函数。请参见 Eqn. (111)中的 $Q_{e l}$ 。分子类型使用以下值描述分子结构： 0：原子 1：线性分子 2：非线性分子标准状态温度指定定义流体标准状态时的温度。标准状态温度用于计算焓。焓值随标准状态温度呈正比变化，因此不同标准状态值的焓差值相同。振动配分函数对于多原子分子，将模式数与特征温度 $θ_{i}$ 和模式简并 $g_{i}$ 结合使用来为电子能量指定配分函数。请参见 Eqn. (111)中的 $Q_{v i b}$ 。
IAPWS-IF97 (IAPWS-s)	IAPWS-IF97 此节点不提供任何属性。
多项式 (T) (PR, RK, SRK, mSRK, VdW)	多项式 (T) 请参见使用多项式 (T)。选择多项式 (T) 方法会添加以下材料属性：标准状态温度与气体运动学相同。
表，Cp(T) (PR, RK, SRK, mSRK, VdW) 将比热表格化为温度的函数。	表，Cp(T) 请参见使用表 (T)。
热力学多项式数据（SRK、mSRK、PR、RK、VdW）	热力学多项式数据请参见使用热力学多项式数据。

声速

使用以下某种方法指定介质中声音传播的速率：


方法	对应方法节点
平衡空气 (EA)	平衡空气此节点不提供任何属性。
IAPWS-IF97 (IAPWS-s)	IAPWS-IF97 此节点不提供任何属性。

场函数

下表显示了哪些场函数可用于哪个实际气体模型：


	PR	RK	SRK	mSRK	VdW	EA	IAPWS-s
可压缩性因子	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
临界压力	✓	✓	✓	✓	✓		✓
临界温度	✓	✓	✓	✓	✓		✓
熵	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
Entropy Function(熵函数)	✓	✓	✓	✓	✓
气体常数	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
IAPWS 区域 ID							✓
马赫数	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
分子量	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
比热比	✓	✓	✓	✓	✓		✓
实际气体比热	✓	✓	✓	✓	✓
折算压力	✓	✓	✓	✓	✓		✓
折算温度	✓	✓	✓	✓	✓		✓
相对马赫数	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓
饱和压力							✓
饱和温度							✓
声速	✓	✓	✓	✓	✓	✓	✓

可压缩性因子

表示实际气体与理想气体的偏差量，表示为

Z = p / (ρ R T)

。通常，此因子取值大约为 1。

对于平衡空气模型，可压缩性因子表示离解度。这并非理想行为，但值的变化范围更广（大约介于 1 和 6 之间）。Eqn. (645) 中给出了平衡空气模型的简化公式。

临界压力

表示为

p_{c}

。

临界温度

表示为

T_{c}

。

熵

请参见熵。

Entropy Function(熵函数)

请参见熵函数。

气体常数

单位气体常数。

IAPWS 区域 ID

Simcenter STAR-CCM+ 针对特定的 IAPWS 有效区域计算的数据。

马赫数

局部马赫数。

分子量

为材料指定的分子量。

比热比

表示为：

$γ = \frac{C_{p}}{C_{v}} = \frac{C_{p}}{(C_{p} - R)}$

其中 $C_{p}$ 为比热 J/(kg K)， $R$ 为单位气体常数 J/(kg K)。

实际气体比热

实际气体在恒压下的比热值。通过包括与理想气体值的偏差，此场函数可考虑温度和压力变化的影响。Eqn. (140) 右侧的最后三项表示与理想气体的偏差：

C_{p} = \begin{matrix} C_{p}^{0} + T \int_{\infty}^{v} {(\frac{\partial^{2} P}{\partial T^{2}})}_{v} d ν \\ - T {(\frac{\partial P}{\partial T})}_{v}^{2} {(\frac{\partial P}{\partial v})}_{T}^{- 1} - R \end{matrix}

(140)

折算压力

表示为

p_{r} = p / p_{c}

。

折算温度

表示为

T_{r} = T / T_{c}

。

相对马赫数

饱和压力

为材料指定的饱和压力。

饱和温度

为材料指定的饱和温度。

声速

介质中的声音传播速率。