在预期单位中未返回值的装饰器

Question

下面的代码使用品脱将质量流转换为体积流。要从质量转化为体积，必须计算气体的密度。计算返回所需单位中的正确值。

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

但是，当我以与@ureg.wraps相同的方式在density函数上使用volumetric_flow_rate装饰符时，值是正确的，但这些单位不是所需的单位。

@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会为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)

以下版本的装饰程序会引发错误

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

'pint.quantity.build_quantity_class..Quantity'>：包装'ret‘参数必须是str或Unit类型，而不是

带着这条错误消息，我定义自定义单元 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

下面的装饰器不会引发错误，但是他们仍然使用不正确的单元(尽管现在使用了mass_flow“单元”)。

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

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，预期也是正确的。

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

问题：

如何以类似于density函数的方式定义volumetric_flow_rate函数的装饰符，从而使函数的主体更加简洁，而不需要进行内部单元转换？

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

Python 3.7.0，Pint 0.10.1

Answer 1

品脱显示在进入函数之前将所有单位剥离，然后在功能结束时应用单位。因此，以下任何一项工作。

@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

关键是要确保函数中的所有内容都是无量纲的。如果在@ureg.wraps修饰函数中调用另一个函数，并且该函数返回一个维度数量，则将其转换为所需的单元，然后使用.magnitude属性剥离这些单元。