状态方程

摘要： 为了克服立方型状态方程在计算液相热力学性质时精度较差的问题,以便更好地描述存在氢键作用的HFO类纯流体的热力学性质,文中以新型环保制冷剂R1234ze(E)为研究对象,利用立方型加缔合(CPA)状态方程,通过关联文献中的饱和蒸气压、饱和液体密度、饱和气相密度实验数据,回归得到了R1234ze(E)制冷剂CPA状态方程的5个可调参数。在此基础上,使用MATLAB编程语言编写了工质的CPA状态方程的计算机求解程序。研究结果表明:CPA状态方程计算的饱和蒸气压、饱和液体密度和饱和气体密度与文献值的平均绝对相对偏差分别为0.43%,1.33%和2.41%;高压液相密度与文献值的平均绝对相对偏差为3.50%。

摘要： 混合工质在相变过程存在温度滑移现象,能与冷热源更好地匹配从而提高有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)性能,成为ORC工质研究热点。混合工质组合和数量巨大,常规方法用于混合工质筛选及与系统参数的同步优化难度较大。建立了基于Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory(PC-SAFT)状态方程计算物性的混合工质三级筛选与ORC系统同步优化模型,基于机器学习极端梯度提升预测气液平衡初值模型,采用遗传算法实现工质筛选与系统参数的同步优化。从26种常用工质组成的纯工质库组合混合工质,根据温度滑移、压力初筛合适的混合工质,有效减少搜索范围。通过混合工质筛选与ORC系统参数同步优化,以净功和㶲效率为目标得到的工质分别为R12/perfluoro-pentane和R40/R160。分析对比了不同热源进口温度下不同目标时工质组合与ORC运行参数优化结果。

摘要： 热力学能和焓是工程技术中用途广泛的热力学状态参数,压力越高,实际气体的热力学能和焓值越小,这与我们一般的感性认识背道而驰.本文采用宏观实际气体状态方程求偏微分及热力学能统计定义微观的角度,推导分析了压力对实际气体热力学能的影响,从理论上证明了实际气体的热力学能随着压力的升高而减小这一规律.

摘要： 多孔吸附材料广泛应用于分离提纯、气体储存和工业催化等领域,吸附等温线的测定对研究吸附性质具有重要意义。针对传统容积法易受管路温度均匀性影响的问题,介绍了一种基于流量校准的吸附测量方法。分析了两种方法的误差传递,并对比了结构参数、物性参数和仪表精度对测量结果的影响。分析结果显示,增大校准球体积和样品室容积可提升传统容积法测量精度,提升样品量、比过剩吸附量、密度和仪表精度,可提升两种方法的测量精度。相比传统容积法,基于流量校准的吸附测量方法误差因子数量更少,可实现更低的测量误差。研究成果对提升容积法吸附测量精度具有指导意义。

摘要： 在燃料电池宏观层面上,提出了电池运行时水平衡计算模型。通过理想气体等一系列简化假设,分别以状态方程和含湿量方程两种推导方式计算燃料电池运行时电池进口水、反应生成水和电池出口水,这两种推导方式无偏差。实验中,电池恒电流运行数小时,采用电池阴阳极出口接汽水分离器的方式,将液态水和气态水分离,液态水的质量称量得到,气态水的质量通过水平衡计算模型计算得到,即通过将水平衡模型与实验耦合,计算实验中电池阴阳极水平衡及电池总体水平衡。结果表明,电池总水平衡的误差在±3%以内。由此可见,水平衡模型可应用于实际燃料电池运行当中,对研究燃料电池运行时水的跨膜运输及水淹现象具有指导意义。

摘要： 为了研究炸药爆轰产物的演化规律,建立了产物自由膨胀模型和等体积放热模型,基于自编热化学程序(DLCHEQ)和多种经验方法,计算了标准爆热弹实验中PETN、RDX、HMX和TNT 4种炸药产物从CJ点到常温点的组分和热力学状态演化过程。结果表明,基于DLCHEQ计算的3个重要物理量(CJ状态、准静压和爆热值)都与实验值吻合很好,远小于其他方法的计算误差,验证了DLCHEQ的可靠性。CJ点后产物组分间发生了显著的化学反应。计算揭示了外界条件对产物组分间反应的影响规律:敞开空间爆炸时产物发生吸热且大量生成气体的反应;封闭空间爆炸时产物发生放热且大量消耗气体的反应。计算还预言了4种炸药可能存在独特的组分对称现象:CJ点爆轰产物主要组分和低温点(300~400 K)基本一致。

摘要： 2022年4月9—10日,第10届亚洲制冷空调大会(ACRA)在线成功举办。此次会议由中国制冷学会主办、浙江大学和重庆市制冷学会协办。本次会议共收录论文138篇,以中、日、韩为主的1000多人参加会议。本次会议的主题报告有:韩国大学Yong Tae Kang教授的《吸收式制冷系统性能提升的核心技术和下一代应用》、浙江大学徐象国教授的《利用低品位能源和潜热回收的新型吸收热泵技术》、九州产业大学Ryo AKASAKA教授的《低GWP制冷剂基本状态方程的发展现状》、勤益科技大学管衍德教授的《采用CFD模拟研究采用不同制冷剂的高速离心式制冷压缩机特性》。

摘要： 针对线性动态电路手工求解困难的问题,使用Python语言设计并开发线性动态电路可视化分析软件。该软件可自动求解动态电路在稳态下的各结点电压与支路电流;采用状态方程与龙格库塔法自动求解任意阶线性动态电路的时域数值解。借助Pygame库开发可视化界面,用户可通过鼠标与命令行操作进行电路原理图的交互式绘制、数据自动分析以及结果显示。该软件的开发,为线性动态电路的仿真提供了一种便捷、高效且实用的途径,同时锻炼学生综合运用计算机手段和电路理论解决问题的能力,为培养新工科人才提供借鉴。

摘要： 基于流体动力学层流哈根-泊肃叶(Hagen-Poiseuille)定律,利用双毛细管法,对高密度空天动力燃料JP-10液态黏度进行实验测量,测温范围326.6~671.2 K,测量压力2.0、3.0、4.0 MPa,扩展相对不确定度2.88%~4.96%(置信因子k=2)。通过纯物质环己烷动力黏度的测量,对实验系统进行了标定,实验结果与NIST数据库平均相对偏差在1.22%以内,最大相对偏差绝对值为2.04%,实验结果与推荐黏度值在2.0 MPa时平均相对偏差为1.25%,4.0 MPa时平均相对偏差为1.61%,最大相对偏差绝对值为3.50%,验证了实验系统的可靠性。选取临界压力状态的黏度值作为参考状态值,通过引用Yaws液相有机化合物的黏度经验公式,结合SRK状态方程对绝对速率理论黏度模型进行了改进,耦合实验数据,建立了一种适用于碳氢燃料的高温高压液相黏度的推算模型。采取共轭梯度法和遗传算法对模型参数进行拟合,计算结果与实验结果的平均相对偏差值在2.00%以内,最大相对偏差绝对值小于4.50%,验证了模型的精确性。

摘要： 利用新提出的Gilmore-NASG模型,在考虑液体可压缩效应的边界条件下,研究了可压缩液体中气泡的声空化特性,并与利用原有KM-Vd W模型计算得到的结果进行了比较.结果表明,相比于KM-Vd W模型,由于Gilmore-NASG模型采用新的状态方程来描述气体、液体以及由可压缩性引起的液体密度变化及声速变化,所以用Gilmore-NASG模型得到的空化气泡的压缩比更大、崩溃深度更深、温度和压力峰值更高.随着驱动声压幅值的增大,两种模型给出的结果差别愈加明显,而随着驱动频率的增大,两种模型给出的结果差别逐渐减小.这表明,在充分考虑泡内气体、周围液体在不同温度和压强下共体积的变化所导致的介质可压缩特性下,气泡内的温度和压强可能达到更高值.同时, Gilmore-NASG模型还预测出了气泡壁处液体的密度变化、压力变化、温度变化以及液体中的声速变化.因此, Gilmore-NASG模型在研究高压状态下气泡的空化特性以及周围液体对气泡空化特性的影响方面具有优点.

摘要： 惰性气体在一定压强下会转变为固体.由于它们在固体状态下具低剪切强度,被广泛应用于金刚石压砧中作为准静水压的传压介质.碱金属卤化物NaCl、KCl和KBr也有类似性质和应用.这些物质的高温高压研究目前已有不少,包括状态方程、结构相变、高压下的金属化和熔融等,但发现前人在进行状态方程的研究过程中,采用的压标物质和压标状态方程都不相同.因此,消除误差以获得这些物质准确而相互一致的状态方程对建立统一的压标尺度非常重要,这是高压实验领域内最基础的问题.

摘要： 流体在临界状态下其热物性和输运特性对压力和温度非常敏感,通常数值求解中的理想状态方程已不再适用,而是要借助真实流体状态方程.本文在构建的超临界射流模型下,对立方型状态方程的求解精度进行分析,从而寻求不同工况下模型对状态方程的选择.结果表明:在当前模型下,当压力略高于临界压力时,不论是跨临界还是超临界射流,选择PR方程的求精精度略高;然而,对于较高的超临界压力条件下,PR和SRK方程的求解精度基本一致.

摘要： 本文针对铀酰离子与硫酸根和氢氧根离子之间的竞争化学反应,提出了竞争配位作用机理,建立了定量描述U(Ⅵ)酸性溶液的状态方程.与现有溶液配位化学研究方法的相比,引入了描述溶液组成的总铀和硫铀比两个计算参数,由此可以定量计算各种U(Ⅵ)形态的分布及其控制条件.对于浸出、吸附和沉淀等单元操作,不仅能够给出适宜的操作参数,还能够理论指导这些单元的优化和强化.

摘要： 采用第一性原理方法对新型高能钝感材料2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)进行了结构、力学性质、状态方程.首次基于第一性原理方法计算了LLM-105晶体的弹性常数,研究了60GPa内的状态方程,获得了体弹模量.通过状态方程拟合和采用弹性常数计算的的体弹模量一致,计算发现b轴最容易被压缩.弹性常数计算获得的硬度常数大小顺序为C33(29.9GPa)＞C11(20.6GPa)＞C22(15.6GPa),该性质与晶体的物理现象如晶体的劈裂面、晶体生长模式以及分子堆积方式相关.体弹模量和剪切模量分别为16.5GPa和54.6GPa.

摘要： 根据地球化学,宇宙化学,地震学和地球转动惯量以及高温高压实验等方面的研究,现已判定外地核主要成分是铁,但含有少量轻质元素.原则上,任何以适当比例溶于液态铁,能降低它的密度,且同时提高它的地震波速,使之能与PREM模型数据相匹配的轻元素都可能是外地核中的候选轻元素.虽然已经表明Fe-S-Si体系极有可能是外地核的候选组分，但是S的含量又可能不是很高。因为根据地球化学限定，外地核中S元素的含量为2～3wt.%。故外地核中应含有5～8wt%的Si。但是目前有关Fe-Si体系在高温高压下的实验研究还比较少，尤其是动高压方面状态方程和声速的实验测量。本研究利用大腔体压机对Fe-9wt%Si粉末样品进行了烧结，利用阻抗匹配法和反碰法，对Fe-9wt%Si样品在冲击压缩状态下的状态方程进行了测量。结果表明，随着冲击压强和冲击温度的增大，发现剪切波出现了先增大后减小的趋势。笔者认为这是合理的，因为剪切波受温度影响很大。在冲击压强比较低时，温度也非常低，因此剪切波随压强增大。当冲击压强较高时，温度对剪切波的影响要大于压强对剪切波的影响，因而减小。很多金属在冲击下表现出类似的性质。Mao等人（2012）和Liu等人（2014）在室温下测量的Fe-8wt%Si8纵波声速与本次实验在高温高压下测量的Fe-9wt%Si的声速非常一致。这意味着在高压下，温度对Fe-9wt%Si的纵波声速影响很小，可以忽略不计。这为通过纵波声速限定内地核中Si的含量提供了实验依据。

摘要： 实验和理论研究表明,过渡带和核幔边界顶部可能有硅酸盐熔体存在,地球物理观测资料也为此提供了证据.高温高压下硅酸盐熔体结构和状态方程(EoS)是了解地幔动力学和地球热演化过程的关键所在.由硅酸盐熔体实验和模拟技术困难所致,高温高压下硅酸盐熔体的结构和热动力学性质还知之甚少.本文采用第一性原理分子动力学方法模拟计算了MgSiO3熔体在地幔温压条件下(0～144GPa,2000～6000K)条件下的微观结构和状态方程,得到的结果如下:1.基于第一性原理分子动力学方法模拟计算,结合对分布函数(PCF)计算、分析了MgSiO3熔体的微观结构.。近零压2000 K下O-Si、O-Mg和O-O对分布函数的第一峰值位置分别为1.635、1.970和2.695(A)，O-Si和O-Mg与实验值1.620和2.120(A)吻合得很好；随着压力和温度的变化，MgSiO3熔体结构发生了显著变化,特别是随着压力增加，结构变得更致密；原子间的平均键长随温度增加而减小；从地表的常压到核幔边界压力过程中，平均Si-O配位数从4变到6，桥氧数目比例由31.3%增高到72.9%。2.基于模拟计算得到的压力、温度和体积结果，通过拟合三阶Birch-Murnaghan物态方程，得到了熔体的高温高压状态方程和体积模量。0 K下，MgSiO3熔体的密度随着压力增加而单调递增，且0~20 GPa内增速较快，压力大于20 GPa时增速相对减缓，在136 GPa到140 GPa之间密度骤增；高温高压下，密度随压力增加而增大，随温度增加而减小。温度对MgSiO3熔体密度的影响作用强弱受到压力的控制，其中在10 GPa左右达到极大值；拟合三阶Birch-Murnaghan和普适物态方程得到的零压体积模量参数为K0=21.62 GPa和K0=21.99 GPa。

摘要： 现有的地质流体状态方程大多数只适合超临界流体,其中只有少数方程能够适用于整个亚临界区或离临界点较近的亚临界区.这些方程的参数拟合一般都没有采用实验临界条件的约束,其原文也没有给出方程的理论临界条件.本文作者发现,那些只能用于超临界条件或能同时用于亚临界和超临界条件的状态方程在理论和实验临界点附近对压力-体积-温度(PVT)性质的计算值与实验值相差较大或很大;而且,在临界温度(TC)的实验值和理论值之间,状态方程会给出一个气-液共存区.这显然与实验结果不符.因此,精确地算出状态方程的理论临界条件,并对方程在理论和实验的临界区内的PVT性质的计算偏差及其与理论临界条件的关系进行分析是很有必要的.根据临界点的基本性质，压力在等温条件下对密度(ρ)的一、二阶偏导数在临界点处等于0，当T>Tc和T状态方程所适用的流体组分的理论临界条件（表1）。在此基础上，本文作者设计出在给定温压下求非线性状态方程体积根的一种稳定算法。表2是用此法算出的几种状态方程在水的临界区及其临近区域内的体积偏差的统计结果。可以看出，理论临界温度或压力(Tc或Pc)与实验临界值相差越大，状态方程的平均体积偏差和最大体积偏差也越大。

摘要： 本文以水的高精度热力学模型IAPWS-95与Zhang and Duan通过分子动力学模拟所得到的高精度压力-体积-温度(PVT)数据为参考,对一些比较常用的可用于高温、高压的水的状态方程进行了检验、分析和评价.综合本文的检验和分析结果可以得出如下结论：有一些方程有其特定的理论临界条件。这些临界条件一般有别于实验值，从而导致方程在水的临界点附近都有很大的偏差；有一些方程在压力趋于0的行为不能满足理想气体状态程(即PV=RT)，由此导致方程在低压下失效，而方程偏差的大小因方程而异；有些方程虽然在低压下能够满足理想气体状态程，但在低压区的偏差仍然较大或很大。这显然应该归因于方程中参数表达式的函数形式不合理，或者其拟合方法不恰当，或拟合所用数据不准确；所检验的状态方程绝大部分都有系统偏差，其大小及随温压条件变化的趋势因方程而异；有少数方程的作者对其方程适用范围的表述或声明不够明确，从而给应用结果带来不确定性；大多数方程原作者所声称的适用范围都超出（或大大超出）了实际可用的范围，但有少数方程实际所适用的温压范围超出了原作者所声称的适用范围。本文所检验的状态方程一般都有系统偏差，且大小悬殊。其主要原因有以下几种：方程参数拟合时所选用的数据不可靠；方程作者在拟合方程时没有采用一些必要的理论约束，如实验的临界条件，合理的低压极限(即PV=RT)等；方程的形式不尽合理。

摘要： 超额吉布斯自由能-状态方程模型(GEEoS)是继传统的状态方程法和活度系数法之后预测气液相平衡的一个新思路.本文利用PRWS-UNIFAC-PSRK模型对R161/R1234yf、R32/R125/R134a以及含有新型替代工质R1234yf的强非共沸工质R1234yf/R170/R14系的气液相平衡数据进行模拟计算.结果表明:R161/R1234yf系压力和气相组分质量分数的计算值与实验值的偏差在±1.5％和±0.02以内,优于REFPROP9.0软件的计算结果,而R32/R125/R134a系的偏差则分别在±4％和±0.02以内.R1234yf/R170/R14在质量分数比为0.4/0.2/0.4附近时体系的温度滑移现象最为明显,其最大的滑移温度达到72.5K;且R1234yf组分的质量分数越大,泡、露点温度也越高.

摘要： 地球的非球形引力摄动是卫星轨道的主要摄动力.为直观描述地球的非球形引力摄动,本文绘出了地球引力场2阶带谐与扇谐非球形引力摄动加速度的分布曲面,以及2阶带谐摄动加速度在卫星轨道上的变化曲线.讨论了不同轨道倾角条件下,摄动加速度曲线的变化规律,并得出两个临界倾角条件.在非球形引力摄动力的作用下,卫星偏离二体轨道.为研究摄动轨道与二体轨道位置偏差的变化规律,本文推导了一组1阶线性化状态方程,利用特征值分解,给出位置偏差的近似解,并讨论了卫星轨道倾角和初始位置对位置偏差变化幅度的影响.

摘要： 本发明涉及一种根据开关状态修改电路网络状态方程的方法，包括下述步骤：(1)列写电路的系统状态方程；(2)将电路中的理想开关等效为基本的支路元件；(3)对电路的系统状态方程进行修改。本发明提供的技术方案根据电路中理想开关的闭合、断开状态修改电路状态方程，与传统的电路分析方法相比，本发明不需要重新生成电路方程，仅需要对发生开关状态切换的支路进行修改，因此计算速度远远高于现有电路分析方法。

摘要： 本发明涉及一种加速电路网络状态方程迭代求解的方法，包括下述步骤：(1)列写电路的系统状态方程，并将其变换为一阶状态方程；(2)利用直接积分法对一阶状态方程进行迭代求解；(3)在直接积分法迭代过程中调用共轭梯度法或带预条件的共轭梯度算法实现加速求解。本发明提供的技术方案通过变换直接积分法迭代格式的求解步骤，使求解过程中的矩阵逆乘向量运算满足了共轭梯度迭代求解算法所要求的矩阵特性，使求解过程可以调用现已成熟的、高速的共轭梯度算法来完成求解加速。

摘要： 本发明公开了基于理想气体状态方程的切削负压检测方法。现在还没有特别适用于检测切削时刀口负压的测量方法。本发明经过出厂前效验后，在切削刀具的前刀面中间位置开设通孔，并将倾斜细管伸出测量工作室外的一端与通孔尾端通过导管连通，便能在切削过程中利用摄像机读取倾斜细管上的刻度，从而识别空气柱的长度值变化，进一步得到倾斜细管中液体两端的压强差，最终计算出切削时刀口的负压。因此，本发明解决了跟随刀具运动来测量切削时刀口产生负压的难题，且制造难度较小，原理简单，成本较低，大大减小了配置，但检测精度却很高，还具备快速测量、抗干扰能力强、可靠性高的特点。

摘要： 本发明公开了一种基于状态方程递推预测高炮射弹脱靶量的方法，结合误差源特性构建数学模型，生成脱靶量序列；依据多步递推原理，推导计算多步递推预测时各模型阶次的状态转移矩阵和相关系数；选择离散型卡尔曼滤波预测算法，并且进行初值的设定；构建射击误差状态方程和输出方程，预测后续弹丸脱靶量。本发明根据多步递推预测时各模型阶次的相关系数构建相应的预测射击误差状态方程，利用前序生成的数值来建立更加理想的脱靶量预测数学模型，有助于提高高炮的射击精度。

摘要： 本发明公开了一种实现电力系统状态方程自动推导的方法，涉及电力系统小干扰稳定分析技术领域。所述方法通过将高阶环节转换成多个一阶环节通用模型，利用能够识别各一阶环节通用模型的连接算法将各一阶环节通用模型连接起来，简化了状态方程和输出方程的推导；同时，一阶环节通用模型、高阶环节通用模型以及连接算法可以通过计算机程序进行编写且存储，一旦完成连接算法和常用一阶环节通用模型的编程，就能够重复利用这些连接算法和常用一阶环节通用模型，进行不同设备状态方程的自动推导；当系统中有新设备时，无需手动重新推导，同样可以利用已有的一阶环节通用模型、高阶环节通用模型以及连接算法完成其状态方程的自动推导。

摘要： 本发明提出基于状态方程的显式欧拉法符号网络常微分方程识别方法。本发明所述方法首先通过数值模拟准备识别方程所用的数据集，将位移数据与速度数据组合成状态向量；将状态向量形式的数据送入符号网络进行学习，网络的深度推进格式采用显式欧拉法，每一个符号网络循环块的输入都作为下一个网络循环块的输入以此提高网络对长期时域信号的学习能力；将最终学习到的方程形式与真实方程作比较并用学习到的方程作预测曲线与真实的曲线对比来验证学习方程的准确性。所述方法智能化学习程度更高，所需先验知识更少，实用性更广模型搭建的难度更低。

摘要： 本发明涉及一种根据开关状态修改电路网络状态方程的方法，包括下述步骤：(1)列写电路的系统状态方程；(2)将电路中的理想开关等效为基本的支路元件；(3)对电路的系统状态方程进行修改。本发明提供的技术方案根据电路中理想开关的闭合、断开状态修改电路状态方程，与传统的电路分析方法相比，本发明不需要重新生成电路方程，仅需要对发生开关状态切换的支路进行修改，因此计算速度远远高于现有电路分析方法。

摘要： 本发明公开了一种基于状态方程的发动机性能预测方法、系统，将发动机每一循环的曲轴转角离散化为若干曲轴转角节点迭代求解的方式，解决了传统求解偏微分方程难以收敛的困难。利用发动机的燃烧加热量、发动机的传热量和发动机的排气焓能计算发动机工质的温度变化量，再采用温度‑容积热力状态方程计算工质温度，结合进气焓能计算实际工质温度，结合气体状态方程计算实际工质压力，并用当前循环中最后一个曲轴转角节点的发动机性能参数表征当前循环结束时的发动机性能参数，如此迭代循环直至实际工质温度与初始工质温度相等，实时工质压力与所述工质压力相等，获得发动机工质温度曲线和发动机工质压力曲线，进而获得发动机各项性能参数。

摘要： 本申请涉及电力电子系统仿真技术领域，特别涉及一种基于电力电子系统状态方程稀疏性的仿真方法及装置，其中，方法包括：基于并联电容和串联电感，将待求解电力电子系统划分为多个子电力电子系统；由多个子电力电子系统得到与每个子电力电子系统对应的块矩阵，并获取每个块矩阵的块稀疏信息；以及利用每个块矩阵的块稀疏信息优化待求解电力电子系统仿真中状态方程的更新和数值积分，生成待求解电力电子系统的仿真结果。本申请实施例可以基于电力电子系统的拓扑特点，挖掘状态方程系数矩阵的稀疏特性，从而在仿真计算中减少方程更新和数值积分两方面的计算量，并适用于多种数值积分方法，在有效提升仿真效率的同时，提高了通用性和实用性。

摘要： 本发明提供一种基于BP神经网络的甲烷JWL参数标定方法，利用管道甲烷爆轰试验的超压数据替换其让试验的缸壁‑位移时间数据，该方法可以计算甲烷爆轰产物JWL状态方程的参数，从而可以模拟甲烷爆轰过程和冲击波传播。该方法将BP神经网络与遗传算法相结合，简化了状态方程参数的优化过程，提高了优化的速度和精度。