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最小自由能热力计算的数值方法

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:在方程 第一式中消去气相组分ngi, 可大大减少方程组的数目。由式 第一式表示出ngi,得将式 代入式 第三式,可消去ngi。方程组用矩阵形式表示为利用高斯消元法即可求解上式线性方程组。由于该方程组数目为Ns+Ne+1个,未知数大大减少,因此计算效率非常高。在火箭发动机燃气中,凝聚相种类Ns较少,而元素种类Ne一般少于10, 故未知数个数一般不会超过20个。

利用线性方程组(7-35),可求解N个ngi、Ns个nsj和Ne个λk共N+Ns+Ne个未知数。 考虑燃气组分越多, 则该方程组求解未知数越多, 花费计算时间就越长。 实际上, 对方程组 (7-35) 还可进一步简化, 以减小方程组的数目, 提高计算效率。

在方程 (7-35) 第一式中消去气相组分ngi, 可大大减少方程组的数目。 由式(7-35) 第一式表示出ngi,得

式 (7-55a) 对i求和, 考虑到可得

则有

式 (7-55c) 代入 (7-55b) 式, 并令可得新方程

将式(7-55a) 代入式(7-35) 第三式,可消去ngi。为避免下标重复,式(7-55a)中转换aik下标k为v(v=1,2,…,Ne),得

整理得

由式 (7-56)、 式 (7-57) 和式 (7-58) 组成的线性方程组, 去除了气相组分的N个未知数,只包含了Ns个nsj、Ne个λk和1个ng共Ns+Ne+1个未知数,有Ns+Ne+1个方程, 可以求解。 方程组用矩阵形式表示为

式 (7-35) 第二式整理为

利用高斯消元法即可求解上式线性方程组。由于该方程组数目为Ns+Ne+1个,未知数大大减少,因此计算效率非常高。在火箭发动机燃气中,凝聚相种类Ns较少,而元素种类Ne一般少于10, 故未知数个数一般不会超过20个。

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