Flow Resistance (G)

Общее сопротивление в отводе газопровода

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

Описание

Блок Flow Resistance (G) моделирует общий перепад давления в газовой сетевой ветви. Перепад давления пропорционален квадрату массовой скорости потока жидкости и к плотности газа. Коэффициент пропорциональности определяется из 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 емкости.

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 А 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 А 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 в терминах коэффициента потерь ξ дает к полуэмпирическому выражению:

Δp=ξm˙22ρS2,

где:

  • Δp является перепадом давления на порте A относительно порта B — то есть, p + p B.

  • ξ является коэффициентом потерь.

  • ρ является плотностью жидкости.

  • S является площадью 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 сингулярность, должную течь реверсирование — который может поставить проблему перед числовыми решателями в процессе моделирования — 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. Рисунок показывает модифицированный 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 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 плотность жидкости 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 с блоком, что плотность жидкости является константой. Отношением этих двух является затем 1 и дробный C/ρ уменьшает до:

Cρ=Δp*m˙*2.

Порты

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения газа сопоставлен с входом или выходом сопротивления потока. Этот блок не имеет никакой внутренней направленности.

Порт сохранения газа сопоставлен с входом или выходом сопротивления потока. Этот блок не имеет никакой внутренней направленности.

Параметры

развернуть все

Перепад давления между входным и выходным отверстиями 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 плотности жидкости.

Площадь 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.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2017b