Локальное ограничение (MA)

Фиксированное ограничение в области потока

Библиотека:
Simscape / Библиотека Основы / Сырой Воздух / Элементы

Описание

Блок Local Restriction (MA) моделирует перепад давления из-за временного сокращения области потока, такой как клапан или отверстие, в сырой воздушной сети. Дросселирование появляется, когда ограничение достигает звукового условия.

Порты A и B представляют входное отверстие ограничения и выход. Область ограничения, заданная как параметры блоков, остается постоянной во время симуляции. Ограничение является адиабатой. Это не обменивается теплом со средой.

Ограничение состоит из сокращения, сопровождаемого внезапным расширением в области потока. Сырой воздух ускоряется во время сокращения, заставляя давление понизиться. Сырой воздух отделяется от стены во время внезапного расширения, заставляя давление восстановиться только частично из-за потери импульса.

Локальное схематичное ограничение

Внимание

Сырой воздушный поток через этот блок может дросселировать. Если блок Mass Flow Rate Source (MA) или блок Controlled Mass Flow Rate Source (MA), соединенный с Локальным Ограничением (MA), задают большую массовую скорость потока жидкости, чем возможная дросселируемая массовая скорость потока жидкости, вы получаете ошибку симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Дросселируемый Поток.

Уравнения блока используют эти символы.

$\dot{m}$	Массовая скорость потока жидкости
Φ	Энергетическая скорость потока жидкости
p	Давление
ρ	Плотность
R	Определенная газовая константа
S	Площадь поперечного сечения
CD	Разрядите коэффициент
h	Определенная энтальпия
c _p	Удельная теплоемкость в постоянном давлении
T	Температура

Индексы a, w и g указывают на свойства сухого воздуха, водяного пара, и прослеживают газ, соответственно. Индексы lam и tur указывают на пластинчатый и бурный режим, соответственно. Индексы A и B указывают на соответствующий порт. Нижний R указывает на ограничение.

Массовый баланс:

$\begin{array}{l} {\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0 \\ {\dot{m}}_{w A} + {\dot{m}}_{w B} = 0 \\ {\dot{m}}_{g A} + {\dot{m}}_{g B} = 0 \end{array}$

Энергетический баланс:

$Φ_{A} + Φ_{B} = 0$

Когда поток не дросселируется, скорость потока жидкости массы смеси (положительный от порта A до порта B) в бурном режиме

$\begin{array}{l} {\dot{m}}_{t u r} = C_{d} S_{R} (p_{A} - p_{B}) \sqrt{\frac{2 ρ_{R}}{| p_{A} - p_{B} | K_{t u r}}} \\ K_{t u r} = (1 + \frac{S_{R}}{S}) (1 - \frac{ρ_{R}}{ρ_{i n}} \frac{S_{R}}{S}) - 2 \frac{S_{R}}{S} (1 - \frac{ρ_{R}}{ρ_{o u t}} \frac{S_{R}}{S}) \end{array}$

Индексы in и out указывают на входное отверстие и выход, соответственно. Если p ≥ p _B, входное отверстие является портом A, и выход является портом B; в противном случае они инвертируются. Площадь поперечного сечения S принята равная в портах A и B. S _R является областью в ограничении.

Уравнение скорости потока жидкости массы смеси выведено путем объединения уравнений от двух исследований объема управления:

Баланс импульса для сокращения области потока от входного отверстия до ограничения
Баланс импульса для внезапного расширения области потока от ограничения до выхода

В анализе для сокращения области потока, давления p _в действиях на области во входном отверстии, S и давлении p _R действует на область в ограничении, S _R. Давление, действующее на область вне ограничения, S − S _R, принято, чтобы быть (p _inS + p _RSR) / (S + S _R).

В анализе для расширения области потока давление, действующее и на область в ограничении, S _R, и на область вне ограничения, S − S _R, принято, чтобы быть p _R из-за разделения потока от ограничения. Давление, действующее на область при выходе, S, равно p.

Скорость потока жидкости массы смеси (положительный от порта A до порта B) в пластинчатом режиме линеаризуется относительно перепада давлений:

${\dot{m}}_{l a m} = C_{d} S_{R} (p_{A} - p_{B}) \sqrt{\frac{2 ρ_{R}}{Δ p_{t h r e s h o l d} {(1 - \frac{S_{R}}{S})}^{2}}}$

где порог для перехода между пластинчатым и бурным режимом задан на основе отношения давления ламинарного течения, _{бегства} B, как

$Δ p_{t h r e s h o l d} = (\frac{p_{A} + p_{B}}{2}) (1 - B_{l a m})$

Когда $| p_{A} - p_{B} | \geq Δ p_{t h r e s h o l d}$ , поток принят, чтобы быть бурным и поэтому ${\dot{m}}_{u n c h o k e d} = {\dot{m}}_{t u r}$ .

Когда $| p_{A} - p_{B} | < Δ p_{t h r e s h o l d}$ , ${\dot{m}}_{u n c h o k e d}$ гладко переходы к ${\dot{m}}_{l a m}$ .

Когда поток дросселируется, скорость в ограничении равна скорости звука, и это не может увеличиться дальше. Принятие потока дросселируется, скорость потока жидкости массы смеси

${\dot{m}}_{c h o k e d} = C_{d} S_{R} p_{R} \sqrt{\frac{γ_{R}}{R T_{R}}}$

где $γ_{R} = c_{p R} / (c_{p R} - R)$ . Поэтому фактическая скорость потока жидкости массы смеси равна ${\dot{m}}_{u n c h o k e d}$ , но ограничивается в значении ${\dot{m}}_{c h o k e d}$ :

${\dot{m}}_{A} = {\begin{array}{l} - {\dot{m}}_{c h o k e d}, & если {\dot{m}}_{u n c h o k e d} \leq - {\dot{m}}_{c h o k e d} \\ {\dot{m}}_{u n c h o k e d}, & если - {\dot{m}}_{c h o k e d} < {\dot{m}}_{u n c h o k e d} < {\dot{m}}_{c h o k e d} \\ {\dot{m}}_{c h o k e d}, & если {\dot{m}}_{u n c h o k e d} \geq {\dot{m}}_{c h o k e d} \end{array}$

Выражение для давления в ограничении получено путем рассмотрения баланса импульса для сокращения области потока от входного отверстия до ограничения только. В бурном режиме это

$p_{R t u r} = p_{i n} - \frac{1}{2 ρ_{R}} {(\frac{{\dot{m}}_{A}}{C_{d} S_{R}})}^{2} (1 + \frac{S_{R}}{S}) (1 - \frac{ρ_{R}}{ρ_{i n}} \frac{S_{R}}{S})$

В пластинчатом режиме давление в ограничении принято, чтобы быть

$p_{R l a m} = \frac{p_{A} + p_{B}}{2}$

Подобно скорости потока жидкости массы смеси, когда $| p_{A} - p_{B} | \geq Δ p_{t h r e s h o l d}$ , поток принят, чтобы быть бурным и поэтому p _R = p _Rtur. Когда $| p_{A} - p_{B} | < Δ p_{t h r e s h o l d}$ , p _R гладко переходы к p _Rlam.

Локальное ограничение принято адиабата, таким образом, смесь определенные общие энтальпии равна. Поэтому изменения в смеси определенные энтальпии:

$\begin{array}{l} h_{A} - h_{R} = (\frac{1}{ρ_{R}^{2} S_{R}^{2}} - \frac{1}{ρ_{A}^{2} S^{2}}) \frac{{\dot{m}}_{A}^{2}}{2 C_{D}^{2}} \\ h_{B} - h_{R} = (\frac{1}{ρ_{R}^{2} S_{R}^{2}} - \frac{1}{ρ_{B}^{2} S^{2}}) \frac{{\dot{m}}_{B}^{2}}{2 C_{D}^{2}} \end{array}$

Предположения и ограничения

Ограничение является адиабатой. Это не обменивается теплом со средой.
Этот блок не моделирует сверхзвуковой поток.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` Вставьте или выход
сырой воздух

Сырой воздушный порт сохранения сопоставлен с входным отверстием или выходом локального ограничения. Этот блок не имеет никакой внутренней направленности.

`B` Вставьте или выход
сырой воздух

Параметры

развернуть все

`Restriction area` — Область, нормальная, чтобы течь путь в ограничении
`1e-3 m^2` (значение по умолчанию)

Область, нормальная, чтобы течь путь в ограничении.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область, нормальная, чтобы течь путь в портах A и B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

Область, нормальная, чтобы течь путь в портах A и B. Эта область принята то же самое для этих двух портов.

`Discharge coefficient` — Отношение фактической массовой скорости потока жидкости к теоретической массовой скорости потока жидкости через ограничение
`0.64` (значение по умолчанию)

Отношение фактической массовой скорости потока жидкости к теоретической массовой скорости потока жидкости через ограничение. Коэффициент выброса является эмпирическим параметром, который составляет неидеальные эффекты.

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

Отношение давления, в который сырые переходы воздушного потока между пластинчатыми и бурными режимами. Падение давления линейно относительно массовой скорости потока жидкости в пластинчатом режиме и квадратично относительно массовой скорости потока жидкости в бурном режиме.

Образцовые примеры

Система ОВКВ автомобиля

Модели сырой воздушный поток в нагревании автомобиля, вентиляции и кондиционировании воздуха (HVAC) система. Каюта автомобиля представлена как объем сырого воздушного тепла обмена с внешней средой. Сырые воздушные потоки через откидную створку рециркуляции, вентилятор, испаритель, дверь смешения и нагреватель прежде, чем возвратиться к каюте. Откидная створка рециркуляции выбирает потребление потока из каюты или из внешней среды. Дверь блендера отклоняет поток вокруг нагревателя, чтобы контролировать температуру.

Открытая модель

Документация

Локальное ограничение (MA)

Описание

Внимание

Предположения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` Вставьте или выход
сырой воздух

`B` Вставьте или выход
сырой воздух

Параметры

`Restriction area` — Область, нормальная, чтобы течь путь в ограничении
`1e-3 m^2` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область, нормальная, чтобы течь путь в портах A и B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

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

Образцовые примеры

Система ОВКВ автомобиля

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Темы

Введенный в R2018a

Документация Simscape

Поддержка

Документация

Локальное ограничение (MA)

Описание

Внимание

Предположения и ограничения

Порты

Сохранение

A Вставьте или выход сырой воздух

B Вставьте или выход сырой воздух

Параметры

Restriction area — Область, нормальная, чтобы течь путь в ограничении 1e-3 m^2 (значение по умолчанию)

Cross-sectional area at ports A and B — Область, нормальная, чтобы течь путь в портах A и B 0.01 m^2 (значение по умолчанию)

Laminar flow pressure ratio — Отношение давления, в который переходы воздушного потока между пластинчатыми и бурными режимами 0.999 (значение по умолчанию)

Образцовые примеры

Система ОВКВ автомобиля

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Темы

Введенный в R2018a

Документация Simscape

Поддержка

`A` Вставьте или выход
сырой воздух

`B` Вставьте или выход
сырой воздух

`Restriction area` — Область, нормальная, чтобы течь путь в ограничении
`1e-3 m^2` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область, нормальная, чтобы течь путь в портах A и B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

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

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