Two-Phase Fluid Properties (2P)

Свойства жидкости для двухфазной гидросистемы

Библиотека

Двухфазная Жидкость/Утилиты

Описание

Блок Two-Phase Fluid Properties (2P) устанавливает термофизические свойства жидкости в двухфазной гидросистеме. Эти свойства, которые включают плотность, вязкость и удельную теплоемкость, среди других, могут расширить в сверхкритическую область жидкости (вода, по умолчанию, со сверхкритическим расширением области до 100 MPa в давлении).

Свойства применяются ко всей двухфазной гидросистеме (группа постоянно связанных двухфазных жидких блоков). Сеть может иметь только одну рабочую жидкость, и поэтому только один экземпляр этого блока. Если сеть моделируется без этого блока, жидкость собирается оросить, и ее свойства получены из доменного определения.

Блок параметризовал свойства жидкости в терминах давления и нормировал внутреннюю энергию — линейное преобразование определенной внутренней энергии. В подохлажденной жидкости нормированное внутреннее энергетическое определение

$\begin{matrix} \bar{u} = \frac{u - u_{m i n}}{u_{s a t}^{L} (p) - u_{m i n}} - 1, & u_{m i n} \leq u < u^{L}_{s a t} \end{matrix} (p),$

где:

$\bar{u}$ нормированная внутренняя энергия жидкости.
u является определенной внутренней энергией жидкости.
_Min u является самой низкой определенной внутренней энергией, позволенной в двухфазной гидросистеме.
u ^Lsat является определенной внутренней энергией жидкой фазы в насыщении.

В перегретом паре нормированное внутреннее энергетическое определение

$\begin{matrix} \bar{u} = \frac{u - u_{m a x}}{u_{m a x} - u_{s a t}^{V} (p)} + 2, & u^{V}_{s a t} (p) < u \leq u_{\max} \end{matrix},$

где:

u _макс. является самой высокой определенной внутренней энергией, позволенной в двухфазной гидросистеме.
u ^Vsat является определенной внутренней энергией фазы пара в насыщении.

В двухфазной смеси нормированное внутреннее энергетическое определение

$\begin{matrix} \bar{u} = \frac{u - u_{s a t}^{L} (p)}{u_{s a t}^{V} (p) - u_{s a t}^{L} (p)}, & u^{L}_{s a t} (p) \leq u \leq u^{V}_{s a t} (p) \end{matrix} .$

Эти выражения соответствуют нормированной внутренней энергии, которая является при всех давлениях-1 в минимальной допустимой определенной внутренней энергии, 0 на жидком контуре насыщения, +1 на контуре насыщения пара, и +2 в максимальной допустимой определенной внутренней энергии.

В двухфазной смеси нормированная внутренняя энергия располагается в значении от 0 до 1 и поэтому эквивалентна качеству пара — массовая часть фазы пара в двухфазной смеси. В подохлажденном жидком и перегретом паре нормированная внутренняя энергия ведет себя как расширение качества пара.

Нормированная внутренняя энергия обеспечивает преимущество перед определенной внутренней энергией. Это преобразовывает p-u схема фазы так, чтобы подохлажденные жидкие и перегретые фазы пара заняли отличные прямоугольные области. Это преобразование, показанное на рисунке, позволяет вам определить свойства жидкости на отдельном прямоугольном p - $\bar{u}$ сетки, один для каждой фазы.

Вектор давления, длины N и два нормированных внутренних энергетических вектора, длин M _L и M _V, обеспечивает (p, $\bar{u}$ ) координаты этих двух сеток. Вектор давления характерен для обеих сеток. Подохлажденной жидкой сеткой является M _L-by-N в размере и перегретой сетке пара M _V-by-N.

Двухсторонние интерполяционные таблицы вводят значения свойства жидкости на (p, $\bar{u}$ ) сетки. Строки таблицы соответствуют различным нормированным внутренним энергиям и столбцам таблицы к давлениям. Свойства жидкости в p - $\bar{u}$ континуум вычисляется с помощью линейной интерполяции между p - $\bar{u}$ точки данных.

Двухсторонняя интерполяционная таблица свойства

Влажные определенные внутренние энергетические векторы обеспечивают фазу в контурах (p, $\bar{u}$ ) схема фазы. Они разделяют различные области схемы фазы — подохлажденная жидкая, двухфазная смесь и перегретый пар.

Наряду с минимальной и максимальной допустимой определенной внутренней энергетической ценностью, влажные определенные внутренние энергетические векторы позволяют Двухфазным Жидким блокам преобразовать нормированные внутренние энергии, заданные в этом блоке в определенные внутренние энергии, которые они используют в целях вычисления.

Сверхкритические жидкости

Жидкость может стать сверхкритической. Жидкость и пар затем прекращают существование как отдельные фазы. Их слияние контуров насыщения, формируя, что известно как псевдокритическую линию (в фигуре, сегмент, расширяющий вверх от горба p –u схема фазы).

Псевдокритическая линия делит жидкость на подобные жидкости и подобные пару области. Когда фазы более не отличны, однако, переход между областями является постепенным, а не резким. Это означает, что в псевдокритической линии, подобные жидкости и подобные пару жидкости должны совместно использовать те же физические свойства.

Таблицы свойства

В этом блоке подобный жидкости фрагмент сверхкритической области задуман как расширение жидкой фазы. Аналогично, подобный пару фрагмент задуман как расширение фазы пара. Другими словами, свойства сверхкритической жидкости разделены на жидкость и таблицы свойства пара блока.

Различие между фазами является, однако, лишним в сверхкритической области. Для точек останова по критическому давлению жидкость и таблицы свойства пара должны согласиться на влажных контурах (или, более правильно, на псевдокритической линии). Сверхкритические фрагменты таблиц затем ведут себя как непрерывное целое.

Рассмотрите кинематические таблицы вязкости как пример. Нижний ряд параметра Liquid kinematic viscosity table, когда это соответствует нормированной определенной внутренней энергии 1, дает данные для влажной жидкости. Элементы в той строке, соответствующей давлениям в или выше критической точки, дают данные по псевдокритической линии.

Аналогично, верхняя строка параметра Vapor kinematic viscosity table, когда это соответствует нормированной определенной внутренней энергии 1, дает данные для влажного пара. Элементы в той строке, соответствующей давлениям в или выше критической точки поэтому, дают данные по псевдокритической линии. Чтобы быть допустимыми, эти данные должны быть точно тем же самым как тем переданным псевдокритическая линия в жидкой таблице.

Псевдокритическая линия

Псевдокритическая линия закодирована в контурах насыщения фаз пара и жидкости. Они заданы в блоке через параметры Saturated vapor internal energy vector и Saturated liquid specific internal energy vector. При давлениях ниже критической точки значения в одном векторе будут обычно отличаться от тех по другому; выше критической точки, однако, нужно всегда равняться другому.

Псевдокритическая линия может принять любую форму. Для простого приближения это часто достаточно, чтобы расширить определенную внутреннюю энергию критической точки вверх вдоль оси давления. Это означает устанавливать сверхкритические фрагменты влажных определенных внутренних энергетических векторов к тому критическому значению. Если точная форма псевдокритической линии известна, определенные внутренние энергии вдоль той линии могут использоваться вместо этого.

Тепловые транспортные свойства

Данные для тепловых транспортных свойств — удельной теплоемкости, теплопроводности, и числа Прандтля — часто показывают большой пик около критической точки. Шкала и размер пика могут, в некоторых случаях, вызвать числовые проблемы в процессе моделирования. Чтобы избежать таких проблем, блок позволяет пику быть отсеченным. Эта опция задана в параметрах блоков Thermal transport properties near critical point (путем установки его на Clip peak values).

Усечение ограничивается маленькой областью значений давления вокруг критической точки. Тот диапазон указан как часть критического давления (f в фигуре), и это расширяет в обоих направлениях (той же суммой) от критического давления. В той области значений тепловые свойства каждый ограничиваются максимумом, данным большими из его двух значений конца. Рисунок показывает график числа Прандтля для воды с усечением.

Визуализация данных

Блок позволяет вам построить определенные двухфазные свойства жидкости как функцию давления и определенной внутренней энергии. Графический вывод свойств позволяет вам визуализировать данные прежде, чем симулировать модель.

Чтобы отобразить данные на графике, щелкните правой кнопкой по блоку Two-Phase Fluid Properties (2P) по своей модели и, из контекстного меню, выберите Foundation Library> Plot Fluid Properties (3D) или Foundation Library> Plot Fluid Properties (Contours). Используйте выпадающий список, расположенный наверху графика выбрать свойство визуализировать. Нажмите кнопку Reload, чтобы регенерировать график после обновления параметров блоков.

Свойства жидкости (3D) график

Свойства жидкости (контуры) график

Параметры

Вкладка параметров

Minimum valid specific internal energy

Самая низкая определенная внутренняя энергия позволена в двухфазной гидросистеме. Значением по умолчанию является 25 kJ/kg.

Maximum valid specific internal energy

Самая высокая определенная внутренняя энергия позволена в двухфазной гидросистеме. Значением по умолчанию является 4000 kJ/kg.

Pressure vector

Вектор длины N, содержащий значения давления, соответствующие столбцам таблиц свойства жидкости. Вектор по умолчанию является логарифмически расположенным с интервалами вектором с 100 элементами в пределах от 1e-3 к 100 МПа (охватывающий и субкритические и сверхкритические области жидкости).

Critical pressure

Давление, при котором жидкость и пар прекращают существование как отличные фазы. Установите этот параметр на inf смоделировать жидкость, которая является всегда субкритической.

Thermal transport properties near critical point

Выберите, обрезать ли peaks тепловых транспортных свойств около критической точки. (Peaks является часто резким и большим, который может привести к числовым проблемам в процессе моделирования.) Ширина области усечения задана в параметрах блоков Fraction above and below critical pressure for clipping (отсоединенный, когда Clip peak values выбран здесь). Установите этот параметр на Do not clip peak values оставить тепловые транспортные свойства, как.

Fraction above and below critical pressure for clipping

Область значений давления выше и ниже критического давления, выраженного как часть того же самого, по которому можно отсечь peaks тепловых транспортных свойств. Этот параметр отсоединен, когда параметр Thermal transport properties near critical point устанавливается на Clip peak values.

Atmospheric pressure

Абсолютное давление двухфазной среды гидросистемы. Значение по умолчанию, 0.101325 Па, атмосферное давление на среднем уровне моря.

Dynamic pressure threshold for flow reversal

Динамическое давление, при котором поток в порте начинает инвертировать в направлении. Simscape™. Динамическое давление является различием между общим давлением и статическим давлением. Обработайте этот параметр как средние значения, чтобы сглаживать реверсирование потока. Большие значения соответствуют более сглаженным реверсированиям и меньшим значениям к более резким реверсированиям. Значением по умолчанию является 0.01 Па.

Двухфазная Жидкая область использует против ветра схема, которая выводит скорость потока жидкости в порте от его значения только против ветра порта. Во время реверсирований потока источник значения скорости потока жидкости изменяется резко, и скорость потока жидкости может стать прерывистой. Чтобы предотвратить разрывы и улучшить сходимость моделирования, реверсирования потока сглаживаются с динамическим порогом давления, отмечающим начало сглаживавших переходов.

Жидкая вкладка свойств

Normalized liquid internal energy vector: Вектор длины M _L содержащий нормированную внутреннюю энергетическую ценность, соответствующую строкам жидких таблиц свойства. Вектор должен начаться в -1 и закончите в 0 (влажное жидкое состояние). Значением по умолчанию является однородно расположенный с интервалами вектор с 25 элементами.
Liquid specific volume table: M _L × матрица N, содержащая жидкие определенные значения объема, соответствующие нормированной жидкой внутренней энергии и векторам давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Vapor specific volume table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Liquid specific entropy table: M _L × матрица N, содержащая жидкие определенные энтропийные значения, соответствующие нормированной жидкой внутренней энергии и векторам давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Vapor specific entropy table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Liquid temperature table: M _L × матрица N, содержащая жидкие температурные значения, соответствующие нормированной жидкой внутренней энергии и векторам давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Vapor temperature table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Liquid kinematic viscosity table: M _L × матрица N, содержащая жидкие кинематические значения вязкости, соответствующие нормированной жидкой внутренней энергии и векторам давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Vapor kinematic viscosity table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Liquid thermal conductivity table: M _L × матрица N, содержащая жидкие значения теплопроводности, соответствующие нормированной жидкой внутренней энергии и векторам давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Vapor thermal conductivity table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Liquid Prandtl number table: M _L × матрица N, содержащая жидкие значения числа Прандтля, соответствующие нормированной жидкой внутренней энергии и векторам давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Vapor Prandtl number table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Saturated liquid specific internal energy vector: Вектор длины N, содержащий влажную жидкую определенную внутреннюю энергетическую ценность, соответствующую вектору давления. Элементы в или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметрах блоков Saturated vapor specific internal energy vector. Значением по умолчанию является вектор с 100 элементами для воды.

Вкладка свойств пара

Normalized vapor internal energy vector: Вектор длины M _V содержащий нормированную внутреннюю энергетическую ценность, соответствующую строкам таблиц свойства пара. Вектор должен начаться в 1 (влажное состояние пара) и конец в 2. Значением по умолчанию является однородно расположенный с интервалами вектор с 25 элементами.
Vapor specific volume table: M _V × матриц N, содержащих пар определенные значения объема, соответствующие нормированному пару внутренняя энергия и векторы давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Liquid specific volume table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Vapor specific entropy table: M _V × матриц N, содержащих пар определенные энтропийные значения, соответствующие нормированному пару внутренняя энергия и векторы давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Liquid specific entropy table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Vapor temperature table: M _V × матриц N, содержащих значения температуры пара, соответствующие нормированному пару внутренняя энергия и векторы давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Liquid temperature table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Vapor kinematic viscosity table: M _V × матриц N, содержащих пар кинематические значения вязкости, соответствующие нормированному пару внутренняя энергия и векторы давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Liquid kinematic viscosity table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Vapor thermal conductivity table: M _V × матриц N, содержащих значения теплопроводности пара, соответствующие нормированному пару внутренняя энергия и векторы давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Liquid thermal conductivity table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Vapor Prandtl number table: M _V × матриц N, содержащих значения числа Прандтля пара, соответствующие нормированному пару внутренняя энергия и векторы давления. Элементы на контуре насыщения и на или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметре Liquid Prandtl number table. Матрица по умолчанию является 25 таблицами × 100 для воды.
Saturated vapor specific internal energy vector: Вектор длины N, содержащий влажный пар определенная внутренняя энергетическая ценность, соответствующая вектору давления. Элементы в или выше критического давления должны равняться своим дубликатам в параметрах блоков Saturated liquid specific internal energy vector. Значением по умолчанию является вектор с 100 элементами для воды.

Порты

Блок имеет двухфазный жидкий порт сохранения. Этот порт идентифицирует двухфазную гидросистему, свойства жидкости которой блок обеспечивает.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

twoPhaseFluidTables

Темы

Вручную сгенерируйте таблицы свойства жидкости

Документация

Two-Phase Fluid Properties (2P)

Библиотека