在Matlab中使用CoolProp

简介

CoolProp是一个开源的热力学性质库，可以计算多种流体的热力学性质。CoolProp支持多种编程语言，包括Python、C++、Matlab等。本文将介绍如何在Matlab中使用CoolProp。

CoolProp官网

本文所使用的Matlab版本为R2021a。

在Matlab中调用CoolProp有两个思路：

1. 利用DLL文件，直接调用CoolProp的C++接口；
2. 利用Python的CoolProp接口，通过Matlab调用Python。

第一种方法需要调用loadlibrary函数，然后使用calllib函数调用CoolProp的C++接口。这种方法比较复杂，而且需要了解CoolProp的C++接口。

第二种方法则比较简单，只需要调用Python的CoolProp接口即可。

Matlab的Python接口

从2014b版本开始，Matlab支持调用Python。在Matlab中调用Python需要先安装Python，然后在Matlab中设置Python的路径。

在Matlab中调用Python之前，应该设置Python的路径，在2019不之前，可以使用pyversion函数设置Python的路径，如下所示：

pyversion('C:\Python27\python.exe');

在2019b版本之后，可以使用pyenv函数设置Python的路径，如下所示：

pyenv('executable','C:\Python27\python.exe');

Matlab会自动记住上次设置的pyenv。不用每次都设置Python的路径。

但是，每次启动Python（调用Python的函数）之后，就不能更改Python的路径了，必须重启Matlab才能更改Python的路径。

此外，还有一个参数executionMode可以设置。executionMode有两个值，inprocess和OutOfProcess，inprocess表示在Matlab进程中运行Python，OutOfProcess表示在独立的Python进程中运行Python。默认值为inprocess。

对于性能关键的应用，建议使用InProcess模式。当需要三方库来运行Python代码时（Python库依赖的库与Matlab不兼容），或者需要调试的时候，可以使用OutOfProcess模式。

设置好路径之后，不带参数调用函数pyenv可以查看当前Python的路径和执行模式，如下所示：

在Matlab中调用Python

当按照如上的方式设置好Python的路径之后，就可以在Matlab中调用Python了。在Matlab中调用Python的方式有两种：

1. 使用py函数；
2. 使用py.importlib.import_module函数。

py函数可以直接调用Python的函数，py.importlib.import_module函数可以导入Python的模块。

使用py函数调用Python的函数时，可以直接调用Python的函数，如下所示：

py.math.sin(3.14)
 ans =

    0.0016

还比如，可以调用Python的numpy库，如下所示：

py.numpy.array([1,2,3])

使用py.importlib.import_module函数导入Python的模块，然后调用Python的函数，如下所示：

np = py.importlib.import_module('numpy');
np.array([1,2,3])

当然这两种方法都是可以的。使用py函数调用Python的函数时，需要输入完整的Python函数名，而使用py.importlib.import_module函数导入Python的模块，然后调用Python的函数时，只需要输入Python函数名即可。

这里需要注意的是，python的常用类型在matlab中是不支持的，比如list、dict、tuple等。在matlab中，list、dict、tuple等都是py.list、py.dict、py.tuple等类型。哪怕是整数、浮点数等，也是py.int、py.float等类型。

可以用class函数查看python的类型，如下所示：

class(py.list([1,2,3]))

用detail函数查看python对象的详细信息，包括字段、方法、事件、父类（Matlab中显示为超类）这些。

总的来说，在Matlab中调用Python的函数还是有点憋屈的，不过也能用。

那么，接下来就可以在Matlab中调用Python的CoolProp接口了。

在Matlab中调用Python的CoolProp接口

在Matlab中调用Python的CoolProp接口，首先需要安装Python的CoolProp库。在Matlab中调用Python的CoolProp接口，需要导入CoolProp模块，然后调用CoolProp.PropsSI函数即可。

总之是跟在Python中调用CoolProp接口一样的。

下面是一个例子，计算水的饱和水蒸气的焓值：

cp = py.importlib.import_module('CoolProp.CoolProp');
h = cp.PropsSI('H','P',101325,'Q',1,'Water');

如果只是使用PropsSI函数，我们可以直接导入PropsSI函数，如下所示：

PropsSI = py.importlib.import_module('CoolProp.CoolProp').PropsSI;
h = PropsSI('H','P',101325,'Q',1,'Water');

另外还可以写一个Matlab函数，来调用PropsSI函数，如下所示：

function ret = propsSI(varargin)
try
    ret = py.CoolProp.CoolProp.PropsSI(varargin{:});
catch
    error('CoolProp is not installed or not in the system path');
end
end

把这个函数放在Matlab的搜索路径下，就可以在Matlab中调用这个函数了。

h = propsSI('H','P',101325,'Q',1,'Water');

总结

1. 在Matlab中调用Python需要先设置Python的路径(pyenv)；
2. 在Matlab中调用Python的函数有两种方式，一种是使用py函数，一种是使用py.importlib.import_module函数；
3. 在Matlab中调用Python的CoolProp接口，需要导入CoolProp模块，然后调用CoolProp.PropsSI函数即可。
4. 可以写一个Matlab函数，来调用PropsSI函数。
   使用py.importlib.import_module函数；
5. 在Matlab中调用Python的CoolProp接口，需要导入CoolProp模块，然后调用CoolProp.PropsSI函数即可。
6. 可以写一个Matlab函数，来调用PropsSI函数。
7. 在Matlab中调用Python的函数时，需要注意Python的类型。