Gradual Area Change

Постепенное расширение или сужение

Библиотека

Локальные гидравлические сопротивления

Описание

Блок Gradual Area Change представляет локальное гидравлическое сопротивление, такое как постепенное изменение площади поперечного сечения. Сопротивление представляет постепенное расширение (диффузор), если жидкость течет от входного отверстия к выходному или постепенное сужение, если жидкость течет от выходного отверстия к входному. Блок основан на блоке Local Resistance. Это определяет коэффициент падения давления и передает его значение базовому блоку Local Resistance. Блок предлагает два метода параметризации: путем применения полуэмпирических формул (с постоянным значением коэффициента падения давления) или поиском по таблице для коэффициента падения давления на основе числа Рейнольдса.

Если вы принимаете решение применить полуэмпирические формулы, вы обеспечиваете геометрические параметры сопротивления, и коэффициент падения давления определяется согласно уравнениям А.Х. Гибсона (см. [1] и [2]):

KGE={Kcor(1−AsAL)2·2.6sinα2для 0 < α <= 45oKcor(1−AsAL)2для 45o < α < 180o

KGC={Kcor·0.5(1−AsAL)0.75·1.6sinα2для 0 < α <= 45oKcor·0.5(1−AsAL)0.75·sinα2для 45o < α < 180o 

где

KGEКоэффициент падения давления для постепенного расширения, которое происходит, если жидкость течет от входного отверстия к выходному
KGCКоэффициент падения давления для постепенного сужения, которое происходит, если жидкость течет от выходного отверстия к входному
KcorПоправочный коэффициент
ASНебольшая площадь
ALБольшая площадь
αВнутренний угол

Если вы принимаете решение задать коэффициент падения давления таблицей, необходимо обеспечить сведенное в таблицу отношение между коэффициентом потерь и числом Рейнольдса. В этом случае коэффициент потерь определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Коэффициент падения давления, определенный любым из этих двух методов, затем передается базовому блоку Локальное Сопротивление, который вычисляет падение давления согласно формулам, объясненным в справочной документации для того блока. Режим течения проверяется в базовом блоке Локальное Сопротивление путем сравнения числа Рейнольдса с заданным критическим значением числа Рейнольдса, и в зависимости от результата, соответствующая формула для расчета падения давления используется.

Блок Gradual Area Change двунаправлен и вычисляет падение давления и для прямого потока (постепенное расширение) и для обратного течения (постепенное сужение). Если коэффициент потерь задан в табличном виде, таблица должна покрыть и положительное и отрицательные направления потока.

Связи A и B - гидравлические порты, сопоставленные с входным отверстием и выходным отверстием блока,соответственно.

Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если жидкость течет от А к B, и падение давления определяется как p=pA−pB.

Основные допущения и ограничения

  • Инерция жидкости не учитывается.

  • Если вы выбираете параметризацию по отношениям в табличной форме K=f(Re), поток принят турбулентным.

Параметры

Model parameterization

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

  • By semi-empirical formulas — Обеспечьте геометрические параметры сопротивления. Это - метод по умолчанию.

  • Tabulated data — loss coefficient vs. Reynolds number — Обеспечьте сведенное в таблицу отношение между коэффициентом потерь и числом Рейнольдса. Коэффициент потерь определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции. Таблица должна покрыть и положительное и отрицательные направления потока.

Small diameter

Внутренний (малый) диаметр - порт, A. Значением по умолчанию является 0.01 m.

Large diameter

Внутренний (большой) диаметр - порт, B. Значением по умолчанию является 0.02 m. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulas.

Cone angle

Внутренний угол. Значением по умолчанию является 30 градус. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulas.

Correction coefficient

Поправочный коэффициент используется в формуле в расчете коэффициента потерь. Значением по умолчанию является 1. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulas.

Laminar transition specification

Если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulasВыберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

  • Pressure ratio — Переход от ламинарного к турбулентному режиму является гладким и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.

  • Reynolds number — Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 350. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Reynolds number vector

Задайте вектор входных значений для чисел Рейнольдса как одномерный массив. Вектор входных значений должен строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Значениями по умолчанию является [-4000, -3000, -2000, -1000, -500, -200, -100, -50, -40, -30, -20, -15, -10, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000, 5000, 10000]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.

Loss coefficient vector

Задайте вектор значений потери давления одномерным массивом. Вектор коэффициентов потерь должен быть одного размера с вектором чисел Рейнольдса. Значениями по умолчанию является [0.25, 0.3, 0.65, 0.9, 0.65, 0.75, 0.90, 1.15, 1.35, 1.65, 2.3, 2.8, 3.10, 5, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, 0.9, 0.65, 0.42, 0.3, 0.20, 0.40, 0.42, 0.25]. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.

Interpolation method

Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации итогового значения, когда исходное значение находится между двумя последовательными узлами решетки:

  • Linear — Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую производительность.

  • Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D). Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.

Extrapolation method

Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение будет вне диапазона, указанного в списке аргументов:

  • Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести линию, соединяющую соседние значения в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.

  • Nearest — Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D). Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By loss coefficient vs. Re table.

Ограниченные параметры

Когда ваша модель находится в Ограниченном режиме редактирования, вы не можете редактировать следующие параметры:

  • Model parameterization

  • Interpolation method

  • Extrapolation method

Все другие параметры блоков доступны для редактирования. Фактический набор изменяемых параметров блоков зависит от значения параметра Model parameterization во время перехода модели в режим Ограничения.

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

  • Fluid density

  • Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A

Гидравлический порт сопоставлен с входным отверстием сопротивления.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием сопротивления.

Ссылки

[1] Поток жидкостей через клапаны, подборы кривой и трубопровод, клапаны подъемного крана Северная Америка, технический документ № 410M

[2] Idelchik, т.е. руководство гидравлического сопротивления, CRC дом Begell, 1994

Расширенные возможности

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

Смотрите также

| | | |

Представленный в R2006b

Документация Simscape Fluids
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте