!= Module MoistFunc ! ! Authors:: SUGIYAMA Ko-ichiro ! Version:: $Id: moistfunc.f90,v 1.12 2006/09/21 03:01:00 odakker Exp $ ! Tag Name:: $Name: arare4-20061224 $ ! Copyright:: Copyright (C) GFD Dennou Club, 2006. All rights reserved. ! License:: See COPYRIGHT[link:../../COPYRIGHT] ! !== Overview ! !便利な計算ツール群 ! * 蒸気圧から混合比へ変換 ! * モル比から混合比へ変換 ! * 混合比から蒸気圧へ変換 ! * 混合比からモル比へ変換 ! !== Error Handling ! !== Bugs ! !== Note ! !== Future Plans ! ! module MoistFunc ! !単位の換算を行うためのパッケージ型モジュール ! * 蒸気圧から混合比へ変換 ! * モル比から混合比へ変換 ! * 混合比から蒸気圧へ変換 ! * 混合比からモル比へ変換 ! !モジュール読み込み use gridset, only: DimXMin, & ! x 方向の配列の下限 & DimXMax, & ! x 方向の配列の上限 & DimZMin, & ! z 方向の配列の下限 & DimZMax ! z 方向の配列の上限 use basicset, only: PressBasis, & !温位の標準圧力 [Pa] & CpDry, & !乾燥成分の平均定圧比熱 [J/K kg] & MolWtDry, & !乾燥成分の平均分子量 [kg/mol] & GasRDry !乾燥成分の気体定数 [J/K kg] use ChemCalc, only: xz_SvapPress, &!飽和蒸気圧 & xz_DSvapPressDTemp !飽和蒸気圧の温度微分 !暗黙の型宣言禁止 implicit none !属性の指定 private !関数を public に指定 public xz_DMixRtSatDPotTemp public xz_DelMixRtNH4SH public DelMolFrNH4SH contains !!! !!!基本関数 !!! !!!-----------------------------------------------------------------------!!! function xz_DMixRtSatDPotTemp(SpcID, MolWt, xz_TempAll, xz_ExnerAll) ! !飽和蒸気圧の θ 微分を行う !実際には, dq/dp * dp/dT * dT/dθ を実行. (但し p は飽和蒸気圧) ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !入出力変数 integer, intent(in) :: SpcID real(8), intent(in) :: MolWt real(8), intent(in) :: xz_TempAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !温度(擾乱 + 基本場) real(8), intent(in) :: xz_ExnerAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !エクスナー関数(擾乱 + 基本場) real(8) :: xz_PressAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !圧力(擾乱 + 基本場) real(8) :: xz_DMixRtSatDPotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) xz_DMixRtSatDPotTemp = 0.0d0 xz_PressAll = PressBasis * (xz_ExnerAll ** (CpDry / GasRDry)) xz_DMixRtSatDPotTemp = & & MolWt / ( MolWtDry * xz_PressAll ) & & * xz_DSvapPressDTemp(SpcID, xz_TempAll) & & * xz_ExnerAll end function xz_DMixRtSatDPotTemp !!!-----------------------------------------------------------------------!!! function xz_DelMixRtNH4SH(xz_TempAll, xz_PressAll, xz_MixRtNH3, xz_MixRtH2S, & & MolWtNH3, MolWtH2S) ! ! NH4SH 生成反応に伴う, NH4SH の生成量(混合比)を求める ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 real(8), intent(in) :: xz_TempAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !温度 real(8), intent(in) :: xz_PressAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !圧力 real(8), intent(in) :: xz_MixRtNH3(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !NH3 の混合比 real(8), intent(in) :: xz_MixRtH2S(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !H2S の混合比 real(8), intent(in) :: MolWtNH3 !NH3 の分子量 real(8), intent(in) :: MolWtH2S !H2S の分子量 real(8) :: xz_DelMixRtNH4SH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !NH4SH の混合比 real(8) :: xz_EquivConst(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !圧平衡定数 real(8) :: xza_PartialPress(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax,2) !作業配列(分圧) real(8) :: xz_Solution(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) !作業配列(方程式の解) !初期化 xz_DelMixRtNH4SH = 0.0d0 !アンモニアと硫化水素の分圧. xza_PartialPress(:,:,1) = xz_MixRtNH3 * xz_PressAll * MolWtDry / MolWtNH3 xza_PartialPress(:,:,2) = xz_MixRtH2S * xz_PressAll * MolWtDry / MolWtH2S !圧平衡定数 xz_EquivConst = 61.781d0 - 10834.0d0 / xz_TempAll - dlog(1.0d2) !気圧変化を求める. ! (P_NH3 - X) * (P_H2S - X) = exp(Kp) ! DelX^2 - (P_NH3 + P_H2S) * DelX + P_NH3 * P_H2S * exp( Kp ) = 0 ! という二次方程式を求める必要があるが, P_NH3 > P_H2S と X < P_H2S を ! 考慮すると, 解の公式のうちが負の方が選択される. xz_Solution = & & ( & & sum(xza_PartialPress, 3) & & - dsqrt( (xza_PartialPress(:,:,1) - xza_PartialPress(:,:,2)) ** 2.0d0 & & + 4.0d0 * dexp( min( 700.0d0, xz_EquivConst ) ) ) & & ) * 5.0d-1 !生成量を求める xz_DelMixRtNH4SH = xz_Solution * ( MolWtNH3 + MolWtH2S ) / ( xz_PressAll * MolWtDry ) end function xz_DelMixRtNH4SH !!!-----------------------------------------------------------------------!!! function DelMolFrNH4SH(TempAll, PressAll, MolFrNH3, MolFrH2S, Humidity) ! ! NH4SH 生成反応に伴う H2S と NH3 のモル比の減少分を求める ! !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数定義 real(8), intent(in) :: TempAll !温度 real(8), intent(in) :: PressAll !圧力 real(8), intent(in) :: MolFrNH3 !NH3 のモル比 real(8), intent(in) :: MolFrH2S !H2S のモル比 real(8), intent(in) :: Humidity !飽和比 real(8) :: DelMolFrNH4SH !NH4SH 生成に伴うモル比変化 real(8) :: EquivConst !圧平衡定数 real(8) :: PPress(2) !作業配列(分圧) real(8) :: Solution !作業配列(方程式の解) !------------------------------------------------------------ !NH4SH の平衡条件 !------------------------------------------------------------ !アンモニアと硫化水素の分圧 PPress(1) = MolFrNH3 * PressAll PPress(2) = MolFrH2S * PressAll !圧平衡定数 EquivConst = 61.781d0 - 10834.0d0 / TempAll - dlog(1.0d2) - 2.0d0 * dlog( Humidity ) !気圧変化を二次方程式の解として求める. Solution = 5.0d-1 * (sum(PPress) & & - dsqrt( (PPress(1) - PPress(2))**2.0d0 & & + 4.0d0 * dexp( min( 700.0d0, EquivConst ))) ) !NH4SH の生成量. DelMolFrNH4SH = Solution / PressAll end function DelMolFrNH4SH end module MoistFunc