Ограничение потока фиксированной области смоделировано на ISO 6358
Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices
Блок Orifice ISO 6358 (G) моделирует падение давления, понесенное в газовой сети из-за чисто резистивного элемента фиксированного размера — такого как ограничение потока, отверстие или клапан — использование методов, обрисованных в общих чертах в стандарте ISO 6358. Эти методы широко используются в промышленности в измерении и создании отчетов характеристик потока газа. Доступность данных по коэффициентам формул ISO делает параметризацию ISO полезной, когда конфигурации компонента являются недоступными или громоздкими, чтобы задать.
Параметризация отверстия по умолчанию основана на наиболее рекомендуемом из методов ISO 6358: один на основе звуковой проводимости резистивного элемента в устойчивом состоянии. Звуковая проводимость измеряет простоту, с которой газ может течь, когда дросселируется, условие, в котором скорость потока в ее теоретическом максимуме (локальная скорость звука). Дросселирование появляется, когда отношение между нисходящими и восходящими давлениями достигает критического значения, известного как критическое отношение давления
Остающаяся параметризация формулируется с точки зрения альтернативных мер пропускной способности: коэффициент потока (или в его форм, C v или в K v) или размер ограничения потока. Коэффициент потока измеряет простоту, с которой газ может течь, когда управляется определенным перепадом давления. Определение C v отличается от того из K v в стандартном давлении и температуре, установленном в его измерении и в физических единицах измерения, используемых в его выражении:
C v измеряется при общепринятой температуре 60°F и перепаде давления 1 PSI; это выражается в имперских модулях US gpm. Это - коэффициент потока, используемый в модели, когда параметры блоков Orifice parameterization установлены в Cv coefficient (USCS).
K v измеряется при общепринятой температуре 15°C и перепаде давления 1 bar; это выражается в метрических модулях m^3/h. Это - коэффициент потока, используемый в модели, когда параметры блоков Orifice parameterization установлены в Kv coefficient (SI).
Объем жидкости в резистивном элементе, и поэтому масса того же самого, приняты, чтобы быть очень маленькими, и это, для моделирования целей, проигнорированных. В результате никакое количество жидкости не может накопиться там. Принципом сохранения массы массовая скорость потока жидкости в клапан через один порт должна поэтому равняться этому из клапана через другой порт:
где задан как массовая скорость потока жидкости в клапан через порт, обозначенный индексом (A или B).
Причины падения давления, понесенного в проходах резистивного элемента, проигнорированы в блоке. Безотносительно их характеров — внезапных изменений области, искривлений прохода потока — только их совокупный эффект рассматривается во время симуляции. Именно этот совокупный эффект звуковая проводимость в параметризации отверстия по умолчанию получает в модели. Если различная параметризация выбрана, коэффициенты, на которых она базируется, преобразованы в параметры параметризации по умолчанию; массовое вычисление скорости потока жидкости затем выполняется, как описано в Звуковой Параметризации Проводимости.
В дросселируемом потоке массовая скорость потока жидкости через резистивный элемент вычисляется как:
где:
C является звуковой проводимостью в резистивном элементе.
ρ является плотностью газа, здесь при стандартных условиях (преобразуйте в нижний индекс 0, 1.185 kg/m^3).
p является абсолютным давлением газа, здесь соответствуя входному отверстию (in).
T является температурой газа во входном отверстии (преобразуйте в нижний индекс in), или при стандартных условиях (преобразовывают в нижний индекс 0, 293.15 K).
В дозвуковом и турбулентном течении массовое вычисление скорости потока жидкости становится:
где:
p r является отношением между нисходящим давлением (p) и восходящим давлением (p в) (каждый измерился против абсолютного нуля):
b cr является критическим отношением давления, в котором поток газа сначала начинает дросселировать.
m является дозвуковым индексом, эмпирический коэффициент, используемый, чтобы более точно охарактеризовать поведение дозвуковых потоков.
В дозвуковом и ламинарном течении массовое вычисление скорости потока жидкости изменяется на:
где бегство b является критическим отношением давления в который переходы потока между пластинчатыми и бурными режимами. Объединение вычислений для трех режимов потока в кусочную функцию дает через все отношения давления:
Если параметризация отверстия установлена в Cv coefficient (USCS), параметры массового вычисления скорости потока жидкости устанавливаются можно следующим образом:
Sonic conductance: C = 4E-8 * C v m^3 / (s*Pa)
Critical pressure ratio: b cr = 0.3
Subsonic index: m = 0.5
Если параметризация Kv coefficient (SI) используется:
Sonic conductance: C = 4.78E-8 * K v m^3 / (s*Pa)
Critical pressure ratio: b cr = 0.3
Subsonic index: m = 0.5
Для параметризации Restriction area:
Sonic conductance: C = 0.128 * 4 S R/π L / (s*bar), где S является областью потока в резистивном элементе (преобразовывают в нижний индекс R).
Critical pressure ratio: b cr = 0.41 + 0.272 (S R/SP) ^0.25
Subsonic index: m = 0.5
Резистивный элемент моделируется как адиабатический компонент. Никакой теплообмен не может произойти между жидкостью и стеной, которая окружает ее. Никакие работа сделана на или жидкостью, когда это пересекает от входного отверстия до выхода. С этими предположениями энергия может течь адвекцией только через порты A и B. Принципом сохранения энергии сумма энергетических потоков порта должна затем всегда равняться нулю:
где ϕ задан как энергетическая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).
[1] P. Венчик, пневматические диски, Springer-Verlag Берлин Гейдельберг, 2007.
