装饰器未以预期单位返回值

Question

以下代码使用品脱将质量流量转换为体积流量。 要从质量转换为体积，必须计算气体的密度。 计算返回所需单位的正确值。

import pint
ureg = pint.UnitRegistry()
Q_ = ureg.Quantity


def density(T):
    R = 287 * ureg('J/kg/K')
    P = 101325 * ureg('Pa')
    return (P / R / T.to(ureg.kelvin)).to(ureg('kg/m^3'))


@ureg.wraps(ret='m^3/sec', args=['kg/sec', 'kg/m^3'])
def volumetric_flow_rate(mass_flow_rate, rho):
    return mass_flow_rate / rho


mfr = 1 * ureg('kg/s')
temperature = Q_(25, ureg.degC)

rho = density(temperature)
print(rho)
# 1.1841314120000166 kilogram / meter ** 3

v = volumetric_flow_rate(mfr, rho)
print(v)
# 0.8445008635578583 meter ** 3 / second

然而，当我申请使用@ureg.wraps装饰的density在使用相同的单向函数volumetric_flow_rate ，该值是正确的，但单位不想要的单位。

@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=['K'])
def density(T):
    R = 287 * ureg('J/kg/K')
    P = 101325 * ureg('Pa')
    return P / R / T

rho = density(temperature)
print(rho)
# 1.1841314120000166 kelvin * kilogram * pascal / joule kilogram / meter ** 3

v = volumetric_flow_rate(mfr, rho)
print(v)
# 0.8445008635578583 joule / kelvin / kilogram / pascal meter ** 3 / second

以下版本的装饰器都为density函数产生相同的结果（不正确的返回单位）：

@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args='K')
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=['K'])
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=ureg.kelvin)
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args='K', strict=True)
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=['K'], strict=True)
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=ureg.kelvin, strict=True)
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args='K', strict=False)
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=['K'], strict=False)
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=ureg.kelvin, strict=False)

以下版本的装饰器引发错误

@ureg.wraps(ret=ureg('kg/m^3'), args=ureg.kelvin)

类型错误：包装 'ret' 参数必须是 str 或 Unit 类型，而不是 <class 'pint.quantity.build_quantity_class.<locals>.Quantity'>（1.0 千克/米 ** 3）

使用该错误消息，我定义了一个自定义单位mass_flow

ureg.define('mass_flow = 1 * kg / m^3')
print(ureg.mass_flow)
# mass_flow
print(type(ureg.mass_flow))
# <class 'pint.unit.build_unit_class.<locals>.Unit'>
print(1 * ureg.mass_flow)
# 1 mass_flow

以下装饰器不会引发错误，但它们仍然会产生不正确的单位（尽管现在使用mass_flow “单位”。

@ureg.wraps(ret=ureg.mass_flow, args='K')
@ureg.wraps(ret='mass_flow', args='K')
# 1.1841314120000166 kelvin * kilogram * pascal / joule mass_flow

我尝试的最后一次尝试是在函数之外定义R和P 没想到它会改变答案，期望是正确的。

R = 287 * ureg('J/kg/K')
P = 101325 * ureg('Pa')
@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args='K')
def density(T):
    return P / R / T

题：

如何以与volumetric_flow_rate函数类似的方式定义density函数的装饰器，以便函数体更干净并且不需要我进行内部单位转换？

此外，如果volumetric_flow_rate函数有一个复杂的返回单位m^3/sec为什么kg/m^3不适用于density函数？

Python 3.7.0，品脱 0.10.1

Answer 1

品脱似乎在进入功能之前剥离所有单位，然后在功能结束时应用单位。 因此，以下任一项都有效。

@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=['K', 'Pa', 'J/kg/K'])
def density(T, P=101325 * ureg.Pa, R=287 * ureg('J/kg/K')):
    return P / R / T

@ureg.wraps(ret='kg/m^3', args=['K', 'Pa', 'J/kg/K'], strict=False)
def density(T, P=101325, R=287):
    return P / R / T

关键是确保函数中的一切都是无量纲的。 如果您在@ureg.wraps装饰函数中调用另一个函数，并且该函数返回一个维度数量，请将其转换为所需的单位，然后使用.magnitude属性.magnitude这些单位。