流体热物性计算库

CFD最基本的输入参数是什么？当然是物性参数。CFD计算最影响计算精度的输入参数是什么？还是物性参数。CFD计算中最容易控制也是最难控制的参数是什么？毫无疑问还是物性参数。

计算是最简单的热传导计算，也要输入材料的热传导系数。然而这种材料物性参数那是一定要通过实验测量才能获取的，绝无可能通过拍脑袋而得来。做仿真的道友为何做仿真？我想很大一部分道友是因为实验条件不足。我特么要有实验条件，还做毛线的仿真呢。因此，材料介质参数对于大多数仿真道友来讲，获取起来也不是一件容易的事情。

当前市面上有一些机构提供了一些常见材料的属性参数，然而大多数是要花银子的。年前我就因为找某种材料的物性在国内某网站上花了25块钱，结果只查了一个超低温下的粘性，总的算下来性价比极低。我总不可能天天查物性吧。国外比较注明的物性数据提供机构NIST最近访问起来也越来越难，不知道是网络的原因还是什么，反正十次有八次登不上去。用aspen计算物性也不错，可是瞅瞅aspen那动辄30G的大块头，大几百万的身价，还是罢了。

发牢骚不是吾辈所谓，关键时候还得自力更生。

今天给大家推介一个热流体物性计算库：CoolProp（http://www.coolprop.org/）。其实我早就在用，不过最近实在闲着发慌，还是推荐给其他同样闲着发慌的道友们找点事儿折腾一下，省得出门儿闹事儿。实质上NIST推介的REFPROP数据库（https://www.nist.gov/srd/refprop）和这个很类似，不过人家要325美刀。额，我一辈子也查不了几次物性，你让我花325美刀，还不省着买猪肉吃呢。

CoolProp是一个开源物性库，目前适配很多种编程语言。看看官方介绍（翻译自其官网）：

CoolProp是一个C++库，但其同时适配多种语言：

Fully-featured wrappers: Python (2.x, 3.x) ,C++ (as static library) , C++ as shared library , Modelica, Octave, C#, VB.net, MathCAD, Java, Android, MATLAB

High-level interface only: Labview, EES, Microsoft Excel, LibreOffice, Javascript, PHP, FORTRAN, Maple, Mathematica, Scilab, Delphi & Lazarus, Julia

下面来看一下这货怎么使用。

1、安装

可以通过pip进行安装，也可以到其官网下载源代码编译安装，还可以下载whl文件本地安装。

pip安装只需要一条命令：

pip install CoolProp

2、使用

官网上提供了大量的例程可以借鉴使用。

如下面的代码可以输出温度298.15 K，压力101325 Pa条件下水的密度。

import CoolProp.CoolProp as cp

density = cp.PropsSI('D','T',298.15,'P',101325,'water')

visosity =cp.PropsSI('V','T',298.15,'P',101325,'water')

print("密度：",density,"\n粘度：",viscosity)

程序输出：

CoolProp中内置了112中常见纯净物/伪纯净物组分的物性数据。见http://www.coolprop.org/fluid_properties/PurePseudoPure.html#list-of-fluids。

除了能计算纯净物的物性外，还能计算混合物物性。如下列代码能输出50%氦气与50%氙气混合物密度。

import CoolProp.CoolProp as CP

CP.apply_simple_mixing_rule('Helium', 'Xenon', 'linear')

density = CP.PropsSI('Dmass','T',300,'P',101325,'Helium[0.5]&Xenon[0.5]')

print(density)

程序输出：

还有诸如湿空气计算，IF97水蒸气计算等等，有兴趣的可以自己去官网查看。

准备在小程序中放置一个物性查询模块，预计需要一两天时间。