Сопротивление потока (G)

Общее сопротивление в отводе газопровода

  • Библиотека:
  • Simscape / Библиотека Основы / Газ / Элементы

Описание

Блок Flow Resistance (G) моделирует общий перепад давления в газовом сетевом ответвлении. Перепад давления пропорционален квадрату массовой скорости потока жидкости и к плотности газа. Коэффициент пропорциональности определяется от номинальных условий работы, заданных в диалоговом окне блока.

Используйте этот блок, когда единственные доступные данные для компонента будут его перепадом давления как функцией его массовой скорости потока жидкости. Объедините блок с другими, чтобы создать собственный компонент, который более точно получает перепад давления, который он вызывает — например, теплообменник на основе блока камеры.

Массовый баланс

Объем газа в сопротивлении потока принят, чтобы быть незначительным. Массовая скорость потока жидкости в через один порт должна затем точно равняться массовой скорости потока жидкости через другой порт:

m˙A+m˙B=0,

где m˙A и m˙B заданы как массовые скорости потока жидкости на компонент через порты A и B, соответственно.

Энергетический баланс

Энергия может ввести и оставить сопротивление потока через порты сохранения газа только. Никакой теплообмен не происходит между стеной и средой. Кроме того, никакие не работают, сделан на или жидкостью. Энергетическая скорость потока жидкости в через один порт должна затем точно равняться энергетической скорости потока жидкости через другой порт:

ϕA+ϕB=0,

где ϕ A и ϕ B является энергетическими скоростями потока жидкости в сопротивление потока через порты A и B.

Баланс импульса

Соответствующие внешние силы на жидкости включают тех из-за давления в портах и тех из-за вязкого трения в стенах компонента. Сила тяжести проигнорирована, как другие массовые силы. При выражении фрикционных сил с точки зрения коэффициента потерь ξ приводит к полуэмпирическому выражению:

Δp=ξm˙22ρS2,

где:

  • Δp является перепадом давления от порта к порту B — то есть, p + p B.

  • ξ является коэффициентом потерь.

  • ρ является жидкой плотностью.

  • S является областью потока.

Уравнение перепада давления реализовано с двумя модификациями. Во-первых, чтобы позволить для разнообразия в знаке после реверсирования направления потока, это переписано:

Δp=ξm˙|m˙|2ρS2,

где перепад давления положителен, только если массовая скорость потока жидкости также. Во-вторых, чтобы устранить особенности, должные течь реверсирование — который может поставить проблему перед числовыми решателями во время симуляции — она линеаризуется в небольшой области почти нулевого потока:

Δp=ξm˙m˙2+m˙Th 22ρS2,

где m˙Th пороговая скорость потока жидкости массы, ниже которой линеаризуется перепад давления. Данные показывают измененный перепад давления против локальной массовой скорости потока жидкости (изогнитесь I):

  • Выше m˙Th, перепад давления аппроксимирует, который выразил в исходном уравнении (изогнитесь II), и это меняется m˙2. Эта зависимость соразмерна с наблюдаемым в турбулентных течениях.

  • Ниже m˙Th, перепад давления аппроксимирует прямую линию с наклоном, частично зависящим от m˙Th (изогнитесь III), и это меняется m˙. Эта зависимость соразмерна с наблюдаемым в ламинарных течениях.

Для простоты моделирования коэффициент потерь ξ не требуется как параметры блоков. Вместо этого это автоматически вычисляется из номинального условия, заданного в диалоговом окне блока:

ξ2S2=ρ*Δp*m˙*2,

где звездочка (*) обозначает значение в номинальных условиях работы. Лежание в основе всех этих вычислений является предположением что пороговая скорость потока жидкости массы m˙Th намного меньше, чем номинальная стоимость m˙*. Заменяя дробный ξ / (2S2) в выражении для урожаев перепада давления:

Δp=ρ*Δp*ρm˙*2(m˙m˙2+m˙Th 2).

или, эквивалентно:

Δp=Cm˙ρm˙2+m˙Th 2,

где C является коэффициентом пропорциональности между перепадом давления через сопротивление потока и локальной массовой скоростью потока жидкости. Это задано как:

C=ρ*Δp*m˙*2.

Если жидкая плотность принята, чтобы быть инвариантной, то ее номинальная стоимость и фактические значения должны всегда быть равными. Дело обстоит так каждый раз, когда номинальная стоимость задана в диалоговом окне блока как 0 — специальное значение раньше сигнализировало к блоку, что жидкая плотность является константой. Отношением этих двух является затем 1, и дробный C/ρ уменьшает до:

Cρ=Δp*m˙*2.

Порты

Сохранение

развернуть все

Порт, через который газообразная жидкость вводит или выходит из сопротивления потока.

Порт, через который газообразная жидкость вводит или выходит из сопротивления потока.

Параметры

развернуть все

Перепад давления от входного отверстия до выхода в известных условиях работы. Блок использует номинальные параметры, чтобы вычислить коэффициент пропорциональности между перепадом давления и массовой скоростью потока жидкости.

Массовая скорость потока жидкости через компонент в известных условиях работы. Блок использует номинальные параметры, чтобы вычислить коэффициент пропорциональности между перепадом давления и массовой скоростью потока жидкости.

Массовая плотность в сопротивлении потока в известных условиях работы. Блок использует номинальные параметры, чтобы вычислить коэффициент пропорциональности между перепадом давления и массовой скоростью потока жидкости. Обнулите этот параметр, чтобы проигнорировать зависимость перепада давления на жидкой плотности.

Область потока в портах сопротивления потока. Порты приняты, чтобы быть идентичными в размере.

Отношение пороговой скорости потока жидкости массы к номинальной массовой скорости потока жидкости. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить пороговую скорость потока жидкости массы — и в конечном счете установить пределы линеаризации для перепада давления.

Переменные

Массовая скорость потока жидкости в сопротивление через порт в начале симуляции.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте