Fast Calculation of Thermophysical Properties in Extensive Process Simulations with the Spline-Based Table Look-Up Method (SBTL)

Matthias Kunick

doi:10.51202/9783186618061

Zusammenfassung

The presented Spline-Based Table Look-Up Method (SBTL) is intended to be used for fast and accurate property calculations in computationally extensive process simulations, such as Computational Fluid Dynamics (CFD), heat-cycle calculations, simulations of non-stationary processes, and real-time process optimizations, where conventional multiparameter equations of state may be unsuitable because of their computing time consumption. Through the use of the SBTL method, the results of existing property formulations are accurately reproduced at high computational speed. SBTL property functions, their first derivatives, and inverse functions are continuous and numerically consistent with each other. The developed algorithms are successfully applied in commercial and non-commercial software products for CFD, heat-cycle calculations, and simulations of non-stationary processes. The International Association for the Properties of Water and Steam has adopted the “Guideline on the Fast Calculat...

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Bibliographische Angaben

Erscheinungsjahr: 2018
Erscheinungsdatum: 03.07.2018
ISBN-Print: 978-3-18-361806-4
ISBN-Online: 978-3-18-661806-1
Verlag: VDI Verlag, Düsseldorf
Reihe: Energietechnik
Band: 618
Sprache: Deutsch
Seiten: 162
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Teilzugriff Seiten I - XIV Download Kapitel (PDF)
Introduction Kein Zugriff Seiten 1 - 3
1. 1. Ideal-Gas Model Kein Zugriff
  2. Cubic Equations of State Kein Zugriff
2. 1. Reference Equations of State Kein Zugriff
  2. Short Fundamental Equations of State for Industrial Applications Kein Zugriff
  3. Fast Fundamental Equations for Separate Regions Kein Zugriff
3. Backward Equations Kein Zugriff
4. 1. 1. Local Polynomial Interpolation Kein Zugriff
    2. Tabular Taylor Series Expansion Method (TTSE) Kein Zugriff
    3. Spline Interpolation and Approximation Algorithms Kein Zugriff
  2. 1. Local Polynomial Interpolation Kein Zugriff
    2. Tabular Taylor Series Expansion Method (TTSE) Kein Zugriff
    3. Spline Interpolation and Approximation Algorithms Kein Zugriff
  3. Thermodynamic Consistency of Table Look-up Methods Kein Zugriff
5. 1. Computing Times of Various Operations Kein Zugriff
  2. Computationally Efficient Implementation of Property Formulations Kein Zugriff
  3. Computing-Time Comparisons Kein Zugriff
6. Conclusions for the Development of a Fast and Accurate Property Calculation Method for Extensive Process Simulations Kein Zugriff
1. 1. Spline Functions Kein Zugriff
  2. Transformations Kein Zugriff
  3. Inverse Spline Functions Kein Zugriff
  4. Derivatives Kein Zugriff
2. 1. Spline Functions Kein Zugriff
  2. Transformations Kein Zugriff
  3. Inverse Spline Functions Kein Zugriff
  4. Derivatives Kein Zugriff
  5. Calculations in the Two-Phase Region Kein Zugriff
1. Basic Structure Kein Zugriff
2. Generation of One-Dimensional SBTL Property Functions Kein Zugriff
3. Generation of Two-Dimensional SBTL Property Functions Kein Zugriff
1. 1. Range of Validity Kein Zugriff
  2. Spline Functions for the Single-Phase Region Kein Zugriff
  3. Calculations in the Two-Phase Region Kein Zugriff
  4. Derivatives Kein Zugriff
  5. Deviations from IAPWS-IF97 Kein Zugriff
  6. Numerical Consistency at Region Boundaries Kein Zugriff
2. 1. Range of Validity Kein Zugriff
  2. Spline Functions for the Single-Phase Region Kein Zugriff
  3. Calculations in the Two-Phase Region Kein Zugriff
  4. Derivatives Kein Zugriff
  5. Deviations from IAPWS-IF97 Kein Zugriff
  6. Numerical Consistency at Region Boundaries Kein Zugriff
3. 1. Spline Functions of (v,u) Kein Zugriff
  2. Spline Functions of (p,h) Kein Zugriff
  3. Deviations from IAPWS-IF97 Kein Zugriff
4. Computing-Time Comparisons Kein Zugriff
1. 1. Range of Validity Kein Zugriff
  2. Spline Functions for the Single-Phase Region Kein Zugriff
  3. Deviations from IAPWS-95 Kein Zugriff
2. 1. Range of Validity Kein Zugriff
  2. Spline Functions for the Single-Phase Region Kein Zugriff
  3. Deviations from IAPWS-95 Kein Zugriff
3. Computing-Time Comparisons Kein Zugriff
1. Range of Validity Kein Zugriff
2. Property Calculations in the Single-Phase Region Kein Zugriff
3. Deviations from IAPWS-95 Kein Zugriff
4. Computing-Time Comparisons Kein Zugriff
5. Property Calculations in the Two-Phase Region Kein Zugriff
1. Computational Fluid Dynamics Kein Zugriff
2. Heat Cycle Simulations Kein Zugriff
3. Nuclear Reactor System Safety Analysis Kein Zugriff
Summary and Outlook Kein Zugriff Seiten 114 - 117
1. Grid Optimization Algorithm of Kretzschmar et al Kein Zugriff
2. Relationships between the Derivatives of the Residual Helmholtz Free Energy Kein Zugriff
3. Newton’s Method for Two Dimensions Kein Zugriff
4. Newton’s Method for Three Dimensions Kein Zugriff
5. Property Calculations in the Two-Phase Region from (p,h) Kein Zugriff
6. Property Calculations in the Two-Phase Region from (p,s) Kein Zugriff
7. Property Calculations in the Two-Phase Region from (h,s) Kein Zugriff
8. Property Calculations in the Two-Phase Region from (v,u) Kein Zugriff
9. Property Calculations in the Two-Phase Region from (p,v) Kein Zugriff
10. Property Calculations in the Two-Phase Region from (u,s) Kein Zugriff
11. Transformations and Grid Dimensions Kein Zugriff
12. Deviations of (v,u) and (p,h) Spline Functions from IAPWS-IF97 Kein Zugriff
13. Deviations of (v,u) and (p,h) Spline Functions from IAPWS-95 Kein Zugriff
14. Bicubic Spline Functions for s(v,u) and Derived Properties – Deviations from IAPWS-95 Kein Zugriff
References Kein Zugriff Seiten 153 - 162