Отверстие ISO 6358 (G)

Ограничение потока фиксированной области смоделировано на ISO 6358

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices

Описание

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

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).

Массовый баланс

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:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где $\dot{m}$ задан как массовая скорость потока жидкости в клапан через порт, обозначенный индексом (A или B).

Баланс импульса

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.

Звуковая параметризация проводимости

В дросселируемом потоке массовая скорость потока жидкости через резистивный элемент вычисляется как:

${\dot{m}}_{ch} = C ρ_{0} p_{\in} \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{\in}}},$

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:

${\dot{m}}_{tur} = C ρ_{0} p_{\in} \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{\in}}} {[1 - {(\frac{p_{r} - b_{cr}}{1 - b_{cr}})}^{2}]}^{m},$

где:

p _r является отношением между нисходящим давлением (p) и восходящим давлением (p _в) (каждый измерился против абсолютного нуля):
$p_{r} = \frac{p_{}}{p_{\in}}$
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:

${\dot{m}}_{бегство} = C ρ_{0} (\frac{p_{} - p_{\in}}{1 - b_{бегство}}) \sqrt{\frac{T_{0}}{T_{\in}}} {[1 - {(\frac{b_{бегство} - b_{cr}}{1 - b_{cr}})}^{2}]}^{m},$

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:

$\dot{m} = {\begin{array}{l} {\dot{m}}_{бегство}, & если b_{бегство} \leq p_{r} < 1 \\ {\dot{m}}_{tur}, & если b_{cr} \leq p_{r} < b_{бегство} \\ {\dot{m}}_{ch}, & если p_{r} < b_{cr} \end{array},$

Преобразования в звуковую проводимость

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

Энергетический баланс

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:

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

где ϕ задан как энергетическая скорость потока жидкости в клапан через один из портов (A или B).

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` Проход потока
газ

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из сопротивления потока. Какой из портов служит входным отверстием и который как выход зависит от направления потока.

`B` Проход потока
газ

Параметры

развернуть все

`Orifice parameterization` — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия
`Sonic conductance` (значение по умолчанию) | `Cv coefficient (USCS)` `Kv coefficient (S)` `Restriction area`

Выбор метода ISO использовать в вычислении массовой скорости потока жидкости. Все вычисления основаны на параметризации Sonic conductance. Если различная параметризация выбрана, коэффициенты, которые характеризуют ее, преобразованы в звуковую проводимость, критическое отношение давления и дозвуковой индекс.

`Sonic conductance` — Мера способности скорости потока жидкости в дросселируемом режиме потока
`1.6 l/(sbar)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в модулях объема / (timepressure)

Отношение, измеренное в начале дросселирования, массовой скорости потока жидкости через резистивный элемент к продукту восходящего давления и массовой плотности при стандартных условиях (заданный в ISO8778). Этот параметр определяет максимальную скорость потока жидкости, позволенную при данном восходящем давлении.

`Critical pressure ratio` — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует
`0.3` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Отношение давления, в котором поток сначала начинает дросселировать и скорость потока, достигает своего максимума, данного локальной скоростью звука. Отношение давления является частью абсолютного давления в нисходящем направлении резистивного элемента по абсолютному давлению в восходящем направлении того же компонента.

`Subsonic index` — Экспонента, используемая, чтобы более точно охарактеризовать массовый поток в дозвуковом режиме потока
`0.5` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Экспонента, используемая, чтобы более точно вычислить массовую скорость потока жидкости в дозвуковом режиме потока, как описано в ISO 6358.

`Cv coefficient (USCS)` — Коэффициент потока выразил в США обычные модули
`0.4` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Коэффициент потока выразил в США обычные модули ft^3/min, как задано в NFPA T3.21.3. Этот параметр измеряет простоту, с которой газ пересекает резистивный элемент, когда управляется перепадом давления. См. описание блока для соответствия между этими параметрами.

`Kv coefficient (SI)` — Коэффициент потока выражается в единицах СИ
`0.3` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Коэффициент потока выражается в единицах СИ L/min. Этот параметр измеряет простоту, с которой газ пересекает резистивный элемент, когда управляется перепадом давления. См. описание блока для соответствия между этими параметрами.

Область `Restriction area` — Flow локального ограничения
`1e-5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Область, нормальная к направлению потока при самой короткой апертуре. Область ограничения преобразована в эквивалентную звуковую проводимость и критическое отношение давления для использования в вычислениях массовой скорости потока жидкости. См. описание блока для детали о преобразовании.

Область `Cross-sectional area at ports A and B` — Flow в газовых портах
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Область, нормальная к пути к потоку в каждом порте. Порты приняты, чтобы быть равными в размере. Область потока, заданная здесь, должна совпадать с теми из входных отверстий тех компонентов, с которыми соединяется резистивный элемент.

`Laminar flow pressure ratio` — Отношение давления, в который переходы потока между пластинчатыми и бурными режимами
`0.999` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Отношение давления, в который переходы потока между режимами ламинарного и турбулентного течения. Отношение давления является частью абсолютного давления в нисходящем направлении резистивного элемента по абсолютному давлению в восходящем направлении того же компонента. Типичные значения колеблются от 0.995 до 0.999.

`Reference temperature` — Температура устанавливается в измерении звуковой проводимости
`293.15 K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах температуры

Абсолютная температура, установленная в измерении звуковой проводимости, как задано в ISO 8778.

`Reference density` — Плотность устанавливается в измерении звуковой проводимости
`1.185 kg/m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах массы/объема

Массовая плотность при стандартных условиях, установленных в измерении звуковой проводимости, как задано в ISO 8778.

Ссылки

[1] P. Венчик, пневматические диски, Springer-Verlag Берлин Гейдельберг, 2007.

Документация

Отверстие ISO 6358 (G)

Описание

Параметризация отверстия

Массовый баланс

Баланс импульса

Звуковая параметризация проводимости

Преобразования в звуковую проводимость

Энергетический баланс

Порты

Сохранение

`A` Проход потока
газ

`B` Проход потока
газ

Параметры

`Orifice parameterization` — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия
`Sonic conductance` (значение по умолчанию) | `Cv coefficient (USCS)` `Kv coefficient (S)` `Restriction area`

`Critical pressure ratio` — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует
`0.3` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Cv coefficient (USCS)` — Коэффициент потока выразил в США обычные модули
`0.4` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Kv coefficient (SI)` — Коэффициент потока выражается в единицах СИ
`0.3` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Область `Restriction area` — Flow локального ограничения
`1e-5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Область `Cross-sectional area at ports A and B` — Flow в газовых портах
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2018a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Отверстие ISO 6358 (G)

Описание

Параметризация отверстия

Массовый баланс

Баланс импульса

Звуковая параметризация проводимости

Преобразования в звуковую проводимость

Энергетический баланс

Порты

Сохранение

A Проход потока газ

B Проход потока газ

Параметры

Orifice parameterization — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия Sonic conductance (значение по умолчанию) | Cv coefficient (USCS) Kv coefficient (S) Restriction area

Critical pressure ratio — Отношение нисходящих и восходящих давлений, при которых поток сначала дросселирует 0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Cv coefficient (USCS) — Коэффициент потока выразил в США обычные модули 0.4 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Kv coefficient (SI) — Коэффициент потока выражается в единицах СИ 0.3 (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Область Restriction area — Flow локального ограничения 1e-5 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Область Cross-sectional area at ports A and B — Flow в газовых портах 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2018a

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` Проход потока
газ

`B` Проход потока
газ

`Orifice parameterization` — Параметризация, которой можно задать характеристики потока отверстия
`Sonic conductance` (значение по умолчанию) | `Cv coefficient (USCS)` `Kv coefficient (S)` `Restriction area`

`Cv coefficient (USCS)` — Коэффициент потока выразил в США обычные модули
`0.4` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

`Kv coefficient (SI)` — Коэффициент потока выражается в единицах СИ
`0.3` (значение по умолчанию) | положительный безразмерный скаляр

Область `Restriction area` — Flow локального ограничения
`1e-5 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Область `Cross-sectional area at ports A and B` — Flow в газовых портах
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в единицах площади

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.