SystemSimulationApp/docs/amesim-helium-peng-robinson.md

AMESim 氦气 Peng-Robinson 介质模型

本地资料依据

仓库中已经包含该模型所需的说明和算例数据：

• AmesimModels/help/pneumatic_library_manual/03_gas_properties.pdf 第 3.3 节 给出 AMESim Pneumatic Library 的气体物性层级和 Peng-Robinson 状态方程。
• AmesimModels/help/pneumatic_library_manual/lib_pneumatic.pdf 第 87--88 页 给出 293.15 K、1 barA 下的氦气参考物性。
• AmesimModels/test_mql.ame 中的 PNGD00 实例明确选择 fluidType=12（helium）和 eosType=6（Peng-Robinson）。
• app/simulation/core/peng_robinson.py 已实现纯物质 Peng-Robinson 方程， 并定义了 HELIUM_PR。

AMESim 手册中的 Peng-Robinson 形式为：

p = r T / (v - b) - a alpha(T) / (v^2 + 2 b v - b^2)
a = 0.457235583 r^2 Tc^2 / Pc
b = 0.07779607 r Tc / Pc
alpha(T) = [1 + m (1 - sqrt(T/Tc))]^2
m = 0.37464 + 1.54226 omega - 0.26992 omega^2

当前 Python EOS 使用等价的摩尔体积形式，并通过最大物理解选择气相根。

首版参数

参数	数值	本地依据
摩尔质量	0.004002602 kg/mol	HELIUM_PR
临界温度	5.1953 K	HELIUM_PR
临界压力	227460 Pa	HELIUM_PR
偏心因子	-0.385	HELIUM_PR
定压比热	5193 J/(kg*K)	AMESim 手册表 11.1
定容比热	3116 J/(kg*K)	AMESim 手册表 11.1
比气体常数	由 R/M 计算，约 2077.26 J/(kg*K)	EOS + 手册表 11.1
293.15 K 黏度	1.96e-5 Pa*s	AMESim 手册表 11.2
Sutherland 常数	79.4 K	已迁移 test_mql 管路近似

手册参考点还给出 rho=0.164 kg/m3、gamma=1.667、Z=1.0005。

组件与索引映射

公开介质组件使用：

modelType       = amesim_helium_medium
gi              = 画布自动分配的 1..99 引用索引
property_model  = 0  (Peng-Robinson，本应用内的稳定编号)
fluidType       = 12 (AMESim 元数据)
eosType         = 6  (AMESim 元数据)

property_model 与 AMESim 的 eosType 有意分离：前者是单个介质组件内部的 下拉选项编号，后者用于保留 AMESim 原模型语义。以后给氦气增加其他计算方法时， 只需扩展氦气的物性模型注册表。

源归档的 gasName 缓存文本与结构字段存在冲突，因此介质识别以 fluidType=12、PNGD_HELIUM 和组件标签为准，不使用 gasName 猜测。

首版计算边界

首版公共组件实现以下闭合：

• rho(p,T)、p(rho,T) 和控制容积压力使用 Peng-Robinson EOS；
• u=cv*T、h=cp*T，温度反解使用同一组定比热；
• 黏度使用以 293.15 K 为参考点的 Sutherland 近似；
• gi 注册、气动连通域一致性、XML/JSON 保存均复用现有介质机制。

这是一版可运行的“PR 压力--密度闭合 + 定比热热量学”，不是 AMESim 真实气体 物性的完全复刻。AMESim 的 Cp/Cv/h/mu/rho/Z 接口均可随 (p,T) 变化，而当前 GasMedium 的焓、内能和比热接口只有温度参数。后续若要接入完整残余焓、 压力相关比热和真实气体临界流，应先扩展为状态相关物性接口，再调整气室、管路和 孔口公式。