Bifurcation analysis of multi-parameter equations of state. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF M.Sc. Thesis Report - Tariq Ali Lababidi Salmaji.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 21 November 2023. Download (5MB)

Arabic Abstract

في هذا العمل تم استخدام تحليل التشعب لتحديد السلوكيات الخاطئة في معادلات حالة المادة عديدة العوامل المتغيرة ذات النتائج الدقيقة و المرجعية. يتم إنشاء مخططات التشعب من خلال تتبع منحنيات حلول المعادلة لحجم المادة مع تغير عامل الحرارة عند قيمة ضغط ثابتة. تغطي الدراسة واحدا و عشرين معادلة أساسية عديدة العوامل المتغيرة لوصف حالة المادة، والتي تم تصنيفها في سبعة فئات مختلفة حسب أشكال الدوال الرياضية المكونة لها. تمت دراسة مخططات التشعب الخاصة بهم لإظهار كيف تؤثر أشكال الدوال الرياضية على سلوك المعادلة الفيزيائي. و قد استخدم تحليل التشعب لكل معادلة عند قيم ضغط تحت النقطة الحرجة، و عندها، و فوقها. الدراسة تظهر أن معادلات حالة المادة عديدة العوامل المتغيرة تعاني من تعدد جذور المعادلة لقيم الحجم، و الفروع غير المادية في مخططات التشعب، و الحدود غير المادية لمنطقة استقرار المادة، و سلوك خاطئ لمنحنيات الضغط الحرارة الحجم، و مناطق زائفة لتعدد حالة المادة. الدراسة تحقق في الأسباب الكامنة وراء السلوكيات غير الواقعية. مخططات التشعب التي تم إنشاؤها توضح المناطق التي يكون استخدام معادلات حالة المادة عديدة العوامل المتغيرة غير آمن فيها. و على الرغم من أن معادلات حالة المادة عديدة العوامل المتغيرة للمخاليط لم يتم استكشافها في هذه الدراسة، إلا أن النتائج يمكن استخدامها كمبادئ توجيهية لاقتراح شكل دالة رياضية مناسب للمخاليط نظرا لأنها لا تزال تمثل مشكلة جادة للمطورين

English Abstract

Bifurcation analysis is utilized to identify erroneous behaviors in accurate reference multi parameter equations of state (MP EOSs). The bifurcation diagrams are constructed by tracking the volume roots curve as temperature changes at constant pressure. The study covers twenty one fundamental MP EOSs, which are classified into seven categories based on their functional forms. Their bifurcation diagrams are studied to show how the functional form influences the physical behavior. The bifurcation analysis is conducted for each EOS at subcritical, critical and supercritical isobars. The study reveals that the MP EOSs experience multiplicity in volume roots, nonphysical branches, nonphysical stability limits, erroneous pressure volume temperature curves, and spurious two phase coexistence regions. The study investigates the reasons behind non physical behaviors. The generated bifurcation diagrams illustrate the regions where the MP EOSs are not safe to use. Although the MP EOSs for mixtures are not explored in this study, the results can be used as guidelines for proposing an appropriate functional form for mixtures since it is still a serious problem for developers.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Chemical Engineering Research
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Saifi, Nayef M.
Committee Members:	Abo-Ghander, Nabeel Salem M. and Chrystie, Robin and Al-Jundi, Isam
Depositing User:	TARIQ SALMAJI (g201375970)
Date Deposited:	21 Nov 2022 05:20
Last Modified:	21 Nov 2022 05:20
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142242