Local Resistance

Гидравлическое сопротивление, заданное коэффициентом потерь

Библиотека

Локальные гидравлические сопротивления

Описание

Блок Local Resistance представляет типовое локальное гидравлическое сопротивление, такое как поворот, колено, арматура, фильтр, локальное изменение в сечении потока, и так далее. Падение давления, вызванное сопротивлением, вычисляется на основе коэффициента падения давления, который обычно приводится в каталогах, таблицах или учебниках по гидравлике. Коэффициент падения давления может быть задан или как константа, или таблицей, в которой он сведен в таблицу в зависимости от числа Рейнольдса.

Перепад давления между портом А и портом B:

Δp=pA−pB,

где:

  • p является перепадом давления.

  • p A является абсолютным давлением в порте А.

  • p B является абсолютным давлением в порте B.

Если параметр Model parameterization устанавливается на By semi-empirical formulas, перепад давления связан с объемным расходом выражением:

q=A2K⋅ρ⋅p(p2+pcr2)1/4

где:

  • q является объемным расходом.

  • A является площадью потока.

  • K является коэффициентом сопротивления потоку.

  • ρ является плотностью жидкости.

  • p Cr является минимальным давлением турбулентного течения.

Если параметр Model parameterization устанавливается на By loss coefficient vs. Re table, перепад давления связан с объемным расходом выражением:

p=K(Ре)ρq|q|2A2

где K является теперь функцией числа Рейнольдса (Re). Его значение задано в диалоговом окне блока в табличной форме в зависимости от числа Рейнольдса:

Ре=q⋅DHA⋅ν

где:

  • D H является гидравлическим диаметром потока:

    DH=4Aπ

  • ν является кинематической вязкостью.

Для коэффициента потери давления минимальное давление турбулентного течения, p cr, вычисляется согласно определенному методу перехода из ламинарного режима течения:

  • По отношению давления — переход от ламинарного к турбулентному режиму течения определяется следующими уравнениями:

    p cr = (p в среднем + банкомат p) (1 – бегство B)

    p в среднем = (p + p B)/2

    где

    p в среднемСреднее давление между распределительными коробками
    Банкомат pАтмосферное давление, 101 325 Па
    Бегство BОтношение давления при переходе между ламинарными и турбулентными режимами (значение параметров Laminar flow pressure ratio)

  • По числу Рейнольдса — переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

    pcr=Kρ2(Реcr⋅νDH)2

    где

    Re crКритическое число Рейнольдса (значение параметров Critical Reynolds number)

Блок обеспечивает две параметризации:

  • By semi-empirical formulas — Коэффициент падения давления принят постоянным для определенного направления потока. Режим течения может быть или ламинарным или турбулентным, в зависимости от числа Рейнольдса.

  • By loss coefficient vs. Re table — Коэффициент падения давления определяется функцией от числа Рейнольдса. Режим течения принят турбулентным в любом случае. Необходимо гарантировать, что содействующие данные потерь соответствуют этому режиму течения.

Сопротивление может быть симметричным или асимметричным. В симметричных сопротивлениях падение давления практически не зависит от направления потока, и одно значение коэффициента используется и в прямом и в обратном течении. Для асимметричных сопротивлений отдельные коэффициенты обеспечиваются для каждого направления потока. 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 Δp=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

Вкладка параметров

Resistance area

Самая маленькая область прохода. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.

Model parameterization

Выберите один из следующих методов для определения коэффициента падения давления:

  • By semi-empirical formulas — Введите скалярное значение для коэффициента падения давления. Для асимметричных сопротивлений необходимо обеспечить отдельные коэффициенты для прямого и обратного течения. Это - метод по умолчанию.

  • By loss coefficient vs. Re table — Введите таблицу данных коэффициентов потерь и соответствующих чисел Рейнольдса. Коэффициент потерь определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции. Для асимметричных сопротивлений таблица должна покрыть и положительное и отрицательные направления потока.

Pressure loss coefficient for direct flow

Коэффициент потерь для прямого течения (поток от А к B). Для простых идеальных настроек значение коэффициента может быть определено аналитически, но в большинстве случаев его значение определено опытным путем и указано в учебниках и табличных данных (например, см. [1]). Значением по умолчанию является 2. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By semi-empirical formulas.

Pressure loss coefficient for reverse flow

Коэффициент потерь для обратного течения (поток от B к A). Параметр похож на коэффициент потерь для прямого течения и должен быть установлен на то же значение, если сопротивление симметрично. Значением по умолчанию является 2. 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 150. 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.

Вкладка переменных

Flow rate

Объемный расход через локальное сопротивление в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Pressure differential

Перепад давления между локальными портами сопротивления в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High приоритизировать эту переменную над другими.

Ограниченные параметры

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

  • Model parameterization

  • Interpolation method

  • Extrapolation method

  • Laminar transition specification

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] 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

| | | |

Введен в R2006a

Документация Simscape Fluids
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте