2006 化学反応ダイナミクス概論

ここでは Windows バイナリのインストールとコマンドプロプトからの使用法の例を示します。

インストール

ceaEx.exe を適当な場所で実行すると、サブフォルダ ceaEx 内に、実行に必要なファイルが、 ceaEx\source 内にソースファイルが生成します。
- [ceaEx 内] cea2.exe thermo.lib trans.lib (サンプル) cea2.inp ref_cea2.out ref_cea2.plt
- [ceaEx\source 内] cea.inc cea2.f cea2.inp readme.cea2 thermo.inp trans.inp

サンプルの実行

コマンドプロンプトでパッケージを解凍したディレクトリ (ceaEx) に移動します。

以下の様に入力して、正常に実行されることを確認してください。(下線部が入力)

C:\ceaEx>cea2


 ENTER PREFIX ONLY FOR INPUT FILE, SUFFIX SHOULD BE .inp
   THE OUTPUT FILES FOR LISTING AND PLOTTING WILL HAVE
 THE SAME PREFIX WITH SUFFIXES .out AND .plt RESPECTIVELY


cea2

C:\ceaEx>fc cea2.out ref_cea2.out
ファイル cea2.out と REF_CEA2.OUT を比較しています
FC: 相違点は検出されませんでした


C:\ceaEx>fc cea2.plt ref_cea2.plt
ファイル cea2.plt と REF_CEA2.PLT を比較しています
FC: 相違点は検出されませんでした


C:\ceaEx>

2 回目に入力した cea2 が入力ファイルの名称です。 (".inp" はつけない)

サンプル入力の説明

以下にサンプル入力ファイル "cea2.inp" の主要な部分を簡単に解説します。詳細はサンプル入力・出力、マニュアルを参照して下さい。

EXAMPLE 1:
- 反応物が H₂ と空気 (Air) の温度-圧力 (tp) 一定問題の例である.
- "爆発後" の化学式が与えられていないので, 熱力学データライブラリ thermo.lib から読み込まれる.
- ２つの当量比 (r,eq.ratio=1,1.5) に関して, 圧力 1, 0.1, 0.01 atm (p(atm)=1,.1,.01), 温度 3000 と 2000 K (t(k)=3000,2000) について計算が行われる.
- 'only' データセットにより可能な生成物を制限している.
- 出力テーブル中のエネルギーの単位はカロリー (calories).
```
! 'problem' dataset: 
   problem case=Example-1 tp  p(atm)=1,.1,.01,t(k)=3000,2000, 
             r,eq.ratio=1,1.5 
! 'reactants' dataset:
   reac    
     fuel= H2  moles = 1.
     oxid= Air moles = 1.
! 'only' dataset:
   only  Ar    C   CO  CO2  H   H2   H2O  HNO   HO2   HNO2  HNO3  N   NH   
      NO   N2   N2O3  O  O2  OH  O3
! 'output' dataset:
   output calories
! 'end' dataset
   end
```

EXAMPLE 3:

- 火炎あるいはエンタルピー-圧力一定問題 (hp) の例である.
- 燃料は 298.15 K の 'C7H8(L)' と 'C8H18(L),n-octa' であり酸化剤は 700 K の空気.
- 空気:燃料重量比は 17 (o/f=17). 重量分率 (wtfrac) は, 全燃料もしくは全酸化剤に対する分率である.
- 混合物のエンタルピーは thermo.lib 中の反応物の値から計算される. この場合, これらの化学種は thermo.lib 内に与えられており, その名称は正確に一致していなければならない.
- 多くの化学種が生成物から除外される ('omit' dataset).
(この名称も thermo.lib と一致しなければならない.)
- 圧力は 100, 10, 1 bar (p(bar)=100,10,1).
- モル分率 > 1.e-15 の化学種が e 書式で (trace=1.e-15), 混合物の物性は SI 単位で (siunits) 出力される.

reac   
     oxid Air  wtfrac= 1   t(k)=700.0  
     fuel C7H8(L)   wtfrac= .4   t(k)= 298.15 
     fuel C8H18(L),n-octa   wtfrac= .6 t(k)= 298.15 
prob   case=Example-3   hp  p(bar)=100,10,1, o/f = 17 
output siunits  trace=1.e-15

omit CCN              CNC              C2N2             C2O            
     C3H4,allene      C3H4,propyne     C3H4,cyclo-      C3             
     C3H5,allyl       C3H6,propylene   C3H6,cyclo-      C3H3,propargyl 
     C3H6O            C3H7,n-propyl    C3H7,i-propyl    Jet-A(g)        
     C3O2             C4               C4H2             C3H8O,2propanol
     C4H4,1,3-cyclo-  C4H6,butadiene   C4H6,2-butyne    C3H8O,1propanol
     C4H8,tr2-butene  C4H8,isobutene   C4H8,cyclo-      C4H6,cyclo-    
     (CH3COOH)2       C4H9,n-butyl     C4H9,i-butyl     C4H8,1-butene  
     C4H9,s-butyl     C4H9,t-butyl     C4H10,isobutane  C4H8,cis2-buten
     C4H10,n-butane   C4N2             C5               C3H8           
     C5H6,1,3cyclo-   C5H8,cyclo-      C5H10,1-pentene  C10H21,n-decyl 
     C5H10,cyclo-     C5H11,pentyl     C5H11,t-pentyl   C12H10,biphenyl
     C5H12,n-pentane  C5H12,i-pentane  CH3C(CH3)2CH3    C12H9,o-bipheny
     C6H6             C6H5OH,phenol    C6H10,cyclo-     C6H2           
     C6H12,1-hexene   C6H12,cyclo-     C6H13,n-hexyl    C6H5,phenyl    
     C7H7,benzyl      C7H8             C7H8O,cresol-mx  C6H5O,phenoxy  
     C7H14,1-heptene  C7H15,n-heptyl   C7H16,n-heptane  C10H8,azulene  
     C8H8,styrene     C8H10,ethylbenz  C8H16,1-octene   C10H8,napthlene
     C8H17,n-octyl    C8H18,isooctane  C8H18,n-octane   C9H19,n-nonyl  
     Jet-A(L)         C6H6(L)          H2O(s)           H2O(L) 
end  End all input for example 3

EXAMPLE 4:

- 内部エネルギー-密度一定問題 (uv) の例.
- 燃料, 酸化剤, 空気:燃料重量比は example 3 と同じ.
- 内部エネルギー u は example 3 の出力の第 1 列からとった. ただし入力では u/R が必要である. つまり u = -375.27 kJ/kg から u/R = -375.27/8.31451 = -45.1343 (kg-mol)(K)/kg となる (u/r=-45.1343).
- 密度の入力は g/cc もしくは kg/m**3 でなければならない. example 3 の point 1 から rho = 14.428 kg/m**3 (rho,kg/m**3=14.428) である.
- 混合物の物性は SI 単位 (デフォルト) で, モル分率 > 1.e-15 の化学種が e 書式で (trace=1.e-15) 出力される.
- この例のすべてのパラメータは example 3 の第 1 列と同じである. この第 1 列の u と rho を用いた場合, example 3 の point 1 と同じ圧力と温度にならなければならない.

prob   case=Example-4, o/f=17   uv  u/r=-45.1343, rho,kg/m**3=14.428 

output  trace=1.e-15

reac   oxid Air       wtfrac= 1    t(k)=700.0  
       fuel C7H8(L)   wtfrac= .4   t(k)= 298.15 
       fuel C8H18(L),n-octa wtfrac= .6 t(k)= 298.15 
        
omit CCN  CNC  C2N2  C2O  C3H4,allene  C3H4,propyne  C3H4,cyclo-  C3
     C3H5,allyl      C3H6,propylene  C3H6,cyclo-     C3H3,propargyl 
     C3H6O           C3H7,n-propyl   C3H7,i-propyl   Jet-A(g)        
     C3O2            C4              C4H2            C3H8O,2propanol
     C4H4,1,3-cyclo- C4H6,butadiene  C4H6,2-butyne   C3H8O,1propanol
     C4H8,tr2-butene C4H8,isobutene  C4H8,cyclo-     C4H6,cyclo-    
     (CH3COOH)2      C4H9,n-butyl    C4H9,i-butyl    C4H8,1-butene  
     C4H9,s-butyl    C4H9,t-butyl    C4H10,isobutane C4H8,cis2-buten
     C4H10,n-butane  C4N2            C5              C3H8           
     C5H6,1,3cyclo-  C5H8,cyclo-     C5H10,1-pentene C10H21,n-decyl 
     C5H10,cyclo-    C5H11,pentyl    C5H11,t-pentyl  C12H10,biphenyl
     C5H12,n-pentane C5H12,i-pentane CH3C(CH3)2CH3   C12H9,o-bipheny
     C6H6            C6H5OH,phenol   C6H10,cyclo-    C6H2           
     C6H12,1-hexene  C6H12,cyclo-    C6H13,n-hexyl   C6H5,phenyl    
     C7H7,benzyl     C7H8            C7H8O,cresol-mx C6H5O,phenoxy  
     C7H14,1-heptene C7H15,n-heptyl  C7H16,n-heptane C10H8,azulene  
     C8H8,styrene    C8H10,ethylbenz C8H16,1-octene  C10H8,napthlene
     C8H17,n-octyl   C8H18,isooctane C8H18,n-octane  C9H19,n-nonyl  
     C7H8(L)  C8H18(L),n-octa Jet-A(L)  C6H6(L)  H2O(s)   H2O(L)  
 end

NASA-CEA2 入門

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