Сопротивление потока (TL)

Общее сопротивление в тепловом жидком ответвлении

Библиотека:
Simscape / Библиотека Основы / Тепловая Жидкость / Элементы

Описание

Блок Flow Resistance (TL) моделирует общий перепад давления в тепловом жидком сетевом ответвлении. Перепад давления пропорционален квадрату массовой скорости потока жидкости. 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 жидкости 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:

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

где ${\dot{m}}_{A}$ и ${\dot{m}}_{B}$ заданы как массовые скорости потока жидкости на компонент через порты A и B, соответственно.

Энергетический баланс

Энергия может ввести и оставить сопротивление потока через тепловые жидкие порты 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:

$ϕ_{A} + ϕ_{B} = 0,$

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:

$Δ p = ξ \frac{{\dot{m}}^{2}}{2 ρ S^{2}},$

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:

$Δ p = ξ \frac{\dot{m} | \dot{m} |}{2 ρ S^{2}},$

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

$Δ p = ξ \frac{\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{Th}^{2}}}{2 ρ S^{2}},$

где ${\dot{m}}_{T h}$ пороговая скорость потока жидкости массы, ниже которой линеаризуется перепад давления. Данные показывают измененный перепад давления против локальной массовой скорости потока жидкости (изогнитесь I):

Выше ${\dot{m}}_{T h}$ , перепад давления аппроксимирует, который выразил в исходном уравнении (изогнитесь II), и это меняется ${\dot{m}}^{2}$ . Эта зависимость соразмерна с наблюдаемым в турбулентных течениях.
Ниже ${\dot{m}}_{T h}$ , перепад давления аппроксимирует прямую линию с наклоном, частично зависящим от ${\dot{m}}_{T h}$ (изогнитесь III), и это меняется $\dot{m}$ . 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:

$\frac{ξ}{2 S^{2}} = \frac{ρ_{*} Δ p_{*}}{{\dot{m}}_{*}^{2}},$

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

$Δ p = \frac{ρ_{*} Δ p_{*}}{ρ {\dot{m}}_{*}^{2}} (\dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{Th}^{2}}) .$

или, эквивалентно:

$Δ p = \frac{C \dot{m}}{ρ} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{Th}^{2}},$

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

$C = \frac{ρ_{*} Δ p_{*}}{{\dot{m}}_{*}^{2}} .$

Если жидкая массовая плотность обработана как инвариант, то его номинальная стоимость и фактические значения должны всегда быть равными. Это - предположение, сделанное в блоке. Отношением этих двух является затем всегда 1, и дробный C/ρ уменьшает до:

$K = \frac{C}{ρ} = \frac{Δ p_{*}}{{\dot{m}}_{*}^{2}} .$

С точки зрения постоянного K итоговое уравнение перепада давления:

$Δ p = K \dot{m} \sqrt{{\dot{m}}^{2} + {\dot{m}}_{Th}^{2}} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` Порт сопротивления потока
тепловая жидкость

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

`B` Порт сопротивления потока
тепловая жидкость

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

Параметры

развернуть все

`Nominal pressure drop` — Перепад давления в известных условиях работы
0,001 МПа (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

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.

`Nominal mass flow rate` — Массовая скорость потока жидкости в известных условиях работы
0,1 кг/с (значение по умолчанию) | скаляр с единицами массы/времени

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.

Область `Cross-sectional area at ports A and B` — Flow в портах сопротивления потока
0.01 m^2 (значение по умолчанию) | скаляр с единицами площади

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

`Fraction of nominal mass flow rate for laminar flow` — Отношение порога к номинальным массовым скоростям потока жидкости
1e-3 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр

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

`Mass flow rate into port A` — Массовая скорость потока жидкости в сопротивление через порт в нуле времени
`1 kg/s` (значение по умолчанию) | `s`

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

Документация

Сопротивление потока (TL)

Описание

Массовый баланс

Энергетический баланс

Баланс импульса

Порты

Сохранение

`A` Порт сопротивления потока
тепловая жидкость

`B` Порт сопротивления потока
тепловая жидкость

Параметры

`Nominal pressure drop` — Перепад давления в известных условиях работы
0,001 МПа (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

`Nominal mass flow rate` — Массовая скорость потока жидкости в известных условиях работы
0,1 кг/с (значение по умолчанию) | скаляр с единицами массы/времени

Область `Cross-sectional area at ports A and B` — Flow в портах сопротивления потока
0.01 m^2 (значение по умолчанию) | скаляр с единицами площади

`Fraction of nominal mass flow rate for laminar flow` — Отношение порога к номинальным массовым скоростям потока жидкости
1e-3 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр

Переменные

`Mass flow rate into port A` — Массовая скорость потока жидкости в сопротивление через порт в нуле времени
`1 kg/s` (значение по умолчанию) | `s`

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2017b

Документация Simscape

Поддержка

Документация

Сопротивление потока (TL)

Описание

Массовый баланс

Энергетический баланс

Баланс импульса

Порты

Сохранение

A Порт сопротивления потока тепловая жидкость

B Порт сопротивления потока тепловая жидкость

Параметры

Nominal pressure drop — Перепад давления в известных условиях работы 0,001 МПа (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

Nominal mass flow rate — Массовая скорость потока жидкости в известных условиях работы 0,1 кг/с (значение по умолчанию) | скаляр с единицами массы/времени

Область Cross-sectional area at ports A and B — Flow в портах сопротивления потока 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | скаляр с единицами площади

Fraction of nominal mass flow rate for laminar flow — Отношение порога к номинальным массовым скоростям потока жидкости 1e-3 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр

Переменные

Mass flow rate into port A — Массовая скорость потока жидкости в сопротивление через порт в нуле времени 1 kg/s (значение по умолчанию) | s

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2017b

Документация Simscape

Поддержка

`A` Порт сопротивления потока
тепловая жидкость

`B` Порт сопротивления потока
тепловая жидкость

`Nominal pressure drop` — Перепад давления в известных условиях работы
0,001 МПа (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

`Nominal mass flow rate` — Массовая скорость потока жидкости в известных условиях работы
0,1 кг/с (значение по умолчанию) | скаляр с единицами массы/времени

Область `Cross-sectional area at ports A and B` — Flow в портах сопротивления потока
0.01 m^2 (значение по умолчанию) | скаляр с единицами площади

`Fraction of nominal mass flow rate for laminar flow` — Отношение порога к номинальным массовым скоростям потока жидкости
1e-3 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр

`Mass flow rate into port A` — Массовая скорость потока жидкости в сопротивление через порт в нуле времени
`1 kg/s` (значение по умолчанию) | `s`

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