mcp服务器cantera

围绕Cantera的MCP服务器，便于LLM用于精确的热力学和输运性质、平衡和化学动力学计算。

概述

这个MCP（模型上下文协议）服务器提供了一个到Cantera的接口，Cantera是一个用于化学平衡和动力学问题的强大的开源软件套件。该服务器使LLM能够使用Cantera对燃烧、平衡和反应途径分析进行准确的模拟。

特性

热力学性质：获取包括焓、熵、热容和吉布斯能在内的综合属性
输运性质：计算粘度、导热系数、扩散系数和普朗特数
平衡计算：计算各种热力学碱（TP、HP、SP、UV）的平衡组成
燃烧分析：计算燃料氧化器系统的绝热火焰温度
金属燃烧：金属-空气/氧气燃烧的多相平衡（Fe、Al、Mg、Ti、Zn等）
动力学分析：用于反应速率和途径分析的状态“实验室工作台”
机构支架：内置和自定义机制文件支持，具有自动解析功能
LLM友好：旨在通过MCP协议与语言模型无缝协作

安装

先决条件

Python 3.10或更高版本
紫外线包管理器

如果你没有安装uv，你可以用以下方式安装：

# On macOS and Linux
curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh

# On Windows
powershell -c "irm https://astral.sh/uv/install.ps1 | iex"

来自PyPI

# Using uv
uv pip install mcp-server-cantera

# Using pip
pip install mcp-server-cantera

来源

# Clone the repository
git clone https://github.com/StepFunctionLLC/mcp-server-cantera.git
cd mcp-server-cantera

# Install the package
uv pip install -e .

具有发展依赖性

uv pip install -e ".[dev]"

需求

Python 3.10或更高版本
Cantera 3.0.0或更高版本
MCP 0.9.0或更高版本

仓库结构

存储库组织如下：

src/：MCP服务器的源代码（包括捆绑的机制文件）
examples/：显示完整用户提示和服务器响应的综合降价示例
scripts/：示例执行过程中生成的Python脚本（例如绘图脚本）
output/：示例生成的图形和数据文件
tests/：服务器功能的单元测试

综合示例

除了下面的片段 examples/ 目录包含完整的对话日志和常见任务的输出。这些示例演示了用户和服务器之间的“对话”，包括生成的图表和分析。

热力学性质：检索50°C空气的完整状态数据。
比热图绘制：生成空气（0-1000°C）的Cp与温度图。
燃烧分析：分析甲烷/空气火焰的火焰温度和产品成分。
自燃：模拟H2/空气自燃并计算点火延迟时间。

用法

运行服务器

可以使用命令行界面启动服务器：

mcp-server-cantera

配置MCP客户端

要将此MCP服务器与MCP兼容的客户端一起使用，请将其添加到客户端的配置文件中。

如果从PyPI安装 （推荐），使用 uvx 直接运行服务器：

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克劳德桌面版

macOS： 编辑 ~/Library/Application Support/Claude/claude_desktop_config.json

窗户： 编辑 %APPDATA%\Claude\claude_desktop_config.json

{
  "mcpServers": {
    "cantera": {
      "command": "uvx",
      "args": [
        "mcp-server-cantera"
      ]
    }
  }
}

更新配置文件后，重新启动Claude Desktop以使更改生效。

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光标

macOS： 编辑 ~/.cursor/mcp.json

窗户： 编辑 %USERPROFILE%\.cursor\mcp.json

{
  "mcpServers": {
    "Cantera": {
      "command": "uvx",
      "args": [
        "mcp-server-cantera"
      ]
    }
  }
}

更新配置文件后，重新启动Cursor以使更改生效。

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Gemini CLI

编辑 ~/.gemini/settings.json （如果不存在，则创建它）：

{
  "mcpServers": {
    "Cantera": {
      "command": "uvx",
      "args": [
        "mcp-server-cantera"
      ]
    }
  }
}

Gemini CLI将在下次运行时自动连接到服务器。

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反重力（VS代码扩展）

Antigravity从与Gemini CLI相同的文件中读取MCP服务器配置：

路径： ~/.gemini/settings.json

{
  "mcpServers": {
    "Cantera": {
      "command": "uvx",
      "args": [
        "mcp-server-cantera"
      ]
    }
  }
}

重新加载VS Code或Antigravity扩展以获取更改。

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可用工具

热力学和输运性质

`get_mixture_properties`

获得实验室台架混合物的全面热力学和输运特性。

退货： 温度、压力、密度、焓、熵、Cp、Cv、γ、粘度、导热系数、声速和摩尔分数。

`get_species_properties`

从机制文件中获取特定物种的详细热力学性质。包括分子量、组成、Cp、Cv、焓、熵和吉布斯能。

`get_species_thermo`

使用自动数据库回退计算特定物种的热力学性质。首先搜索GRI Mech 3.0（快速、常见的燃烧物种），然后返回NASA气体数据库以获得更广泛的覆盖范围（约1000多种物种，包括稀有气体、金属等）。

参数：

species --化学式或物种名称（例如，“CH4”、“CO2”、“He”、“Xe”）
temperature_k --温度（开尔文）
pressure_bar --压力（bar）（默认值：1.0）

`check_species_availability`

检查哪个数据库包含特定物种。可用于在计算前规划模拟和验证物种可用性。搜索GRI Mech 3.0和NASA气体数据库。

参数：

species_list --要检查的物种名称列表（例如。， ['CH4', 'He', 'Xe'])

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平衡计算

`equilibrate`

计算气体混合物的平衡组成。

基础：

TP --恒温恒压
HP --恒定焓和压力（绝热）
SP --恒定熵和压力（等熵）
UV --恒定的内部能量和体积

退货： 平衡态、热力学变化（ΔH、ΔG）和平衡摩尔分数。

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燃烧分析

`calculate_adiabatic_flame_temperature`

计算燃料与氧化剂燃烧的绝热火焰温度。

参数：

mechanism --Cantera机制文件（例如。， gri30.yaml)
fuel --燃料成分（例如。， CH4:1 或 H2:1)
oxidizer --氧化剂成分（例如。， O2:1, N2:3.76 空气）
equivalence_ratio --φ=1化学计量比，φ\1富
initial_temperature --初始温度（开尔文）
pressure --压力（帕斯卡）

`calculate_metal_combustion_equilibrium`

使用多相平衡计算金属-氧气/空气燃烧的平衡温度和产物。

支持的金属： Fe、Al、Mg、Ti、Zn、Cu、Cr、Mn、Ni、Co等。

该工具根据NASA热力学数据库动态构建机制(nasa_gas.yaml 和 nasa_condensed.yaml)并执行多相平衡以确定：

绝热火焰温度
气相平衡组成
冷凝相（固体/液体氧化物）产品

参数：

metal --金属元素符号（例如。， Fe, Al, Mg)
oxidizer — O2 （纯氧）或 air
equivalence_ratio --金属与化学计量比（默认值：1.0）
initial_temperature --初始温度（开尔文）（默认值：298.15）
pressure --压力单位为帕斯卡（默认值：101325）

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实验室工作台（状态动力学分析）

“实验室工作台”为混合物提供有状态的存储，实现多步动力学和路径分析。

`create_lab_mixture`

在实验室工作台上创建一个命名的混合物，以便后续分析。

{
  "name": "flame_1",
  "mechanism": "gri30.yaml",
  "temperature": 1500,
  "pressure": 101325,
  "composition": "CH4:0.05, O2:0.1, N2:0.85"
}

`list_lab_mixtures`

列出目前存放在实验室工作台上的所有混合物及其状态。

`get_reaction_rates`

获得在指定混合物中发生的最快反应。有助于了解在当前条件下哪些反应占主导地位。

参数：

name --实验室工作台混合物标识符
threshold --报告的最小净进度（kmol/m³/s）

`get_species_production_contributors`

确定哪些反应正在创造或消耗特定物种。对通路分析至关重要。

示例问题：

“不从哪里来？”
“什么反应会消耗OH？”

参数：

name --实验室工作台混合物标识符
species --要分析的物种（例如。， OH, NO, CO2)
limit --要显示的最高反应数（默认值：5）

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反应堆网络工具

`run_batch_reactor`

模拟恒压（理想气体）间歇反应器随时间的变化。使用此功能查看燃烧或其他化学反应过程中温度和成分的演变。

参数：

name --实验室工作台混合物标识符
duration --积分时间（秒）（例如，0.01表示10ms）
steps --要报告的时间点数（默认值：10）

注：模拟后，实验室工作台上的混合物状态更新为最终反应状态。

`compute_ignition_delay`

计算混合气的自燃延迟时间。定义为温升最陡的时间点（dT/dT为最大值）。这通常用于表征燃料反应性和验证化学动力学机制。

参数：

name --实验室工作台混合物标识符
max_time --放弃前的最长模拟时间（默认值：1.0秒）

注：此工具不会更新实验室台架混合物状态，以保留原始混合物用于其他测试。

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机制管理

`list_available_mechanisms`

列出所有可用的Cantera机制文件，包括内置和自定义机制。

内置机制：

gri30.yaml --天然气燃烧GRI Mech 3.0（53种，325个反应）
h2o2.yaml --氢氧燃烧（9种，28个反应）
air.yaml --简单空气模型（N2、O2、Ar）
nasa_gas.yaml --美国国家航空航天局气体热力学数据库
liquidvapor.yaml --纯物质液汽平衡

自定义机制： 将YAML机制文件放入 mechanisms/ 存储库根目录下的文件夹，用于自动发现。

`list_species_in_mechanism`

列出机制文件中定义的所有物种，按主要元素组织。

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示例用例

1.氢气-空气燃烧分析

计算空气中化学计量氢气燃烧的绝热火焰温度：

{
  "tool": "calculate_adiabatic_flame_temperature",
  "arguments": {
    "mechanism": "h2o2.yaml",
    "fuel": "H2:1",
    "oxidizer": "O2:1, N2:3.76",
    "equivalence_ratio": 1.0,
    "initial_temperature": 298.15,
    "pressure": 101325
  }
}

2.铁-空气燃烧（金属燃料）

计算空气中化学计量铁燃烧的绝热火焰温度，包括固体氧化物产物：

{
  "tool": "calculate_metal_combustion_equilibrium",
  "arguments": {
    "metal": "Fe",
    "oxidizer": "air",
    "equivalence_ratio": 1.0,
    "initial_temperature": 298.15,
    "pressure": 101325
  }
}

这将返回：

绝热火焰温度（铁/空气为~1800-2000K）
气相产物（N2、过量O2、微量氧化物）
凝聚相产物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）

3.铝氧燃烧

纯氧中的高能铝燃烧：

{
  "tool": "calculate_metal_combustion_equilibrium",
  "arguments": {
    "metal": "Al",
    "oxidizer": "O2",
    "equivalence_ratio": 1.0
  }
}

4.甲烷-空气性质和平衡

获取甲烷-空气混合物的传输特性：

{
  "tool": "get_transport_properties",
  "arguments": {
    "mechanism": "gri30.yaml",
    "temperature": 500,
    "pressure": 101325,
    "composition": "CH4:1, O2:2, N2:7.52"
  }
}

5.反应途径分析

分析燃烧混合物中NO的形成：

# Step 1: Create mixture on lab bench
{
  "tool": "create_lab_mixture",
  "arguments": {
    "name": "combustor",
    "mechanism": "gri30.yaml",
    "temperature": 1800,
    "pressure": 101325,
    "composition": "CH4:0.05, O2:0.1, N2:0.85"
  }
}

# Step 2: Analyze NO production pathways
{
  "tool": "get_species_production_contributors",
  "arguments": {
    "name": "combustor",
    "species": "NO",
    "limit": 5
  }
}

6.不同条件下的平衡

计算恒定焓和压力下的平衡（绝热）：

{
  "tool": "equilibrate",
  "arguments": {
    "mechanism": "gri30.yaml",
    "temperature": 1500,
    "pressure": 101325,
    "composition": "CH4:1, O2:2, N2:7.52",
    "basis": "HP"
  }
}

7.间歇反应器模拟

模拟燃料-空气混合物在间歇式反应器中随时间的变化：

# Step 1: Create mixture on lab bench
{
  "tool": "create_lab_mixture",
  "arguments": {
    "name": "reactor",
    "mechanism": "gri30.yaml",
    "temperature": 1200,
    "pressure": 101325,
    "composition": "CH4:1, O2:2, N2:7.52"
  }
}

# Step 2: Run batch reactor simulation
{
  "tool": "run_batch_reactor",
  "arguments": {
    "name": "reactor",
    "duration": 0.001,
    "steps": 10
  }
}

8.点火延迟计算

计算自燃延迟时间——对发动机爆震和安全分析至关重要：

# Step 1: Create stoichiometric H2/air mixture at elevated temperature
{
  "tool": "create_lab_mixture",
  "arguments": {
    "name": "ignition_test",
    "mechanism": "h2o2.yaml",
    "temperature": 1000,
    "pressure": 101325,
    "composition": "H2:2, O2:1, N2:3.76"
  }
}

# Step 2: Compute ignition delay
{
  "tool": "compute_ignition_delay",
  "arguments": {
    "name": "ignition_test",
    "max_time": 0.1
  }
}

______________________________________________________________________

自定义机制

该包附带了以下作为包数据捆绑的机制文件：

nasa_gas.yaml --金属燃烧和物种热（气相物种）所需
nasa_condensed.yaml --金属燃烧所需（固体/液体物质）
JetSurf2.yaml --喷气燃料替代机制

要使用其他自定义机制文件，请执行以下操作：

将YAML机制文件放入 mechanisms/ 已安装包内的文件夹
在任何工具中按文件名引用它们（例如。， "mechanism": "JetSurf2.yaml")
服务器自动解析完整路径

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发展

运行测试

uv run pytest

代码格式化

uv run black src/

代码检查

uv run ruff check src/

类型检查

uv run mypy src/

贡献

欢迎投稿！请随时提交拉取请求。

许可证

此项目根据MIT许可证获得许可-请参阅许可证文件以获取详细信息。

关于坎特拉

Cantera是一套开源工具，用于解决涉及化学动力学、热力学和传输过程的问题。有关更多信息，请访问采石场.org.

致谢

此MCP服务器基于以下内容构建：

采石场 --化学动力学和热力学库
主控程序 --LLM集成的模型上下文协议
FastMCP --干净、基于装饰器的MCP服务器框架
美国国家航空航天局热力学数据库——金属燃烧物种数据

MCP Server Cantera

快速接入

详细介绍

mcp服务器cantera

概述

特性

安装

先决条件

来自PyPI

来源

具有发展依赖性

需求

仓库结构

综合示例

用法

运行服务器

配置MCP客户端

克劳德桌面版

光标

Gemini CLI

反重力（VS代码扩展）

可用工具

热力学和输运性质

get_mixture_properties

get_species_properties

get_species_thermo

check_species_availability

平衡计算

equilibrate

燃烧分析

calculate_adiabatic_flame_temperature

calculate_metal_combustion_equilibrium

实验室工作台（状态动力学分析）

create_lab_mixture

list_lab_mixtures

get_reaction_rates

get_species_production_contributors

反应堆网络工具

run_batch_reactor

compute_ignition_delay

机制管理

list_available_mechanisms

list_species_in_mechanism

示例用例

1.氢气-空气燃烧分析

2.铁-空气燃烧（金属燃料）

3.铝氧燃烧

4.甲烷-空气性质和平衡

5.反应途径分析

6.不同条件下的平衡

7.间歇反应器模拟

8.点火延迟计算

自定义机制

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运行测试

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`get_mixture_properties`

`get_species_properties`

`get_species_thermo`

`check_species_availability`

`equilibrate`

`calculate_adiabatic_flame_temperature`

`calculate_metal_combustion_equilibrium`

`create_lab_mixture`

`list_lab_mixtures`

`get_reaction_rates`

`get_species_production_contributors`

`run_batch_reactor`

`compute_ignition_delay`

`list_available_mechanisms`

`list_species_in_mechanism`